Характеристика макрофитно-бактериальных взаимоотношений в водных биоценозах

Устинова, Галина Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Характеристика макрофитно-бактериальных взаимоотношений в водных биоценозах
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Характеристика макрофитно-бактериальных взаимоотношений в водных биоценозах"

На правах рукописи

г.

УСТИНОВА Галина Михайловна

ХАРАКТЕРИСТИКА МАКРОФИТНО-БАКТЕРИАЛЬНЫХ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ В ВОДНЫХ БИОЦЕНОЗАХ

03.00.16 - «Экология»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Оренбург - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Оренбургской государственной медицинской академии Министерства здравоохранения Российской Федерации».

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Заслуженный работник высшей школы, доктор биологических наук, профессор Соловых Г.Н.

Доктор медицинских наук Гриценко В.А.

Доктор биологических наук, профессор Рябинина З.Н.

Ведущая организация: Институт экологии и

генетики микроорганизмов УрО РАН

Защита состоится «. ¿г .» шла ¿¡Асе 2004 г. в ^ часов на заседании диссертационного совета Щ.208.'066.03 в Оренбургской Государственной медицинской академии по адресу: 460000, г. Оренбург, ул. Советская 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Оренбургской государственной медицинской академии.

Автореферат разослан « » _ 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

доктор медицинских наук, профессор Немцева Н.В.

zraeav-f

46965- 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Практически все живые организмы на планете существуют в тесной связи друг с другом, находясь в симбиоти-ческих отношениях (Бухарин О.В., 1999). Показано, что своеобразие биоценозов, формирующихся в различных биотопах, обусловлено совокупным действием комплекса абиотических факторов (Шварц С.С., 1980; Одум Ю., 1986; Хаитов и др., 2000), атак же биологическими особенностями членов сообщества, определяющими характер взаимоотношений между ними (Бондаренко В.М. и др., 1997; Воронов и др., 2000). Жизнь водоема, его биоценозов, характеризуется эволюционно сложившимися взаимоотношениями между макро- и микроорганизмами в экосистеме (Константинов A.C., 1967; Сергеев В.П. и др., 2000). Хотя водные макрофиты и бактерии являются неотъемлемой частью гидробиоценозов, механизмы формирования макрофитно-бактериальных ассоциаций в настоящее время наименее изучены. Литературные данные по изучению их взаимоотношений обычно ограничиваются трофическими связями (Сомов Г.П. и др., 1988; Аксенов М.Ю. и др., 1994; Горобец О.Б. и др., 2001).

Многочисленными исследованиями показано, что одним из экологически значимых факторов, принимающих участие в формировании гидробиоценозов, является лизоцим (Багнюк В.М, и др., 1980; 1983). Обосновано существование в пресных водоемах особой функциональной системы «лизоцим гидробионтов - антилизоцим бактерий» (Соловых Г.Н., 1995), способствующей формированию простых и сложных сетевых связей между гидробионтами. Г.Н. Соловых и И.В. Карнаухова (1999) выделили лизоцим пресноводного двустворчатого моллюска Unió picto-гит и показали специфические его действия на водные микроорганизмы. Показана роль лизоцима как одного из биологических факторов гидробионтов, участвующих в процессах самоочищения водоемов от патогенной и условно патогенной микрофлоры (Нефедова Е.М., 2001). Однако, роль функциональных связей типа «лизоцим-антилизоцим» в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций остаются изучены недостаточно. Нет сведений о таксономическом спектре микроорганизмов -ассоциантов макрофитов. Недостаточно исследованы биологические свойства, характерные для бактерий и макрофитов в условиях природных сообществ, в частности нет данных о распространенности и выраженности лизоцимного и антилизоцимного признаков в макрофитно-бактериальных сообществах водоемов. До сих пор недостаточно изучен вопрос о роли макрофитов в формировании различных сообществ гидробионтов и бактериопланктона в том числе.

Как фототрофные организмы макрофиты обладают многообразием синтетических процессов, конечными продуктамит^у^^^вляются-

биологически активные вещества (Гудвин Т. и др., 1986), в частности флавоноиды. Микроорганизмы контактируют в среде своего обитания с флавоноидами, которые могут быть пищевыми субстратами для некоторых бактерий (Winter J., 1989; Pillai B.V.S., 2002), или выполнять определенную роль в симбиотических взаимоотношениях с микроорганизмами (Pandya S., 1999) и участвовать в защите растений от инфекций (Padmavati M., 1997). В этой связи актуальной является оценка роли фла-воноидов в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций.

Таким образом, важное значение макрофитно-бактериальных ассоциаций в экологии водоемов, а также отсутствие сведений о механизмах их формирования послужили основой для проведения данного исследования.

Цель исследования. Изучение биологического разнообразия макрофитно-бактериальных сообществ в водных биоценозах и оценка характера эколого-функциональных связей, способствующих формированию ассоциаций макрофитов с бактериями.

Задачи исследования:

1. Определить биологическое разнообразие природных макрофитно-бактериальных сообществ в водных экосистемах различных типов (лоти-ческие и лентические).

2. Охарактеризовать биологические свойства бактериальной флоры (их морфологическое разнообразие, лизоцимную и антилизоцимную активность) и макрофитов (уровень лизоцимной активности, содержание фла-воноидов и аскорбиновой кислоты) в природных водоемах.

3. Изучить роль флавоноидов и аскорбиновой кислоты макрофитов в образовании макрофитно-бактериальных ассоциаций водный биоценозов.

4. Оценить значение системы «лизоцим макрофитов-антилизоцим бактерий» в формировании эколого-функциональных связей в макрофитно-бактериальных сообществах водных экосистем.

Научная новизна. Проведена оценка биологического разнообразия макрофитно-бактериальных сообществ водных экосистем на территории Оренбургского района, выявлены доминирующие виды и эколого-морфологические особенности макрофитов и микрофлоры в лотических и лентических экосистемах. Дана оценка содержания общего количества флавоноидов (в том числе, рутина) и аскорбиновой кислоты у водных макрофитов. Показано, что их содержание варьирует у разных видов и зависит от периода вегетации (бутонизация и цветение). Выявлена прямая корреляция численности бактерий-ассоциантов с содержанием в макрофитах общего количества флавоноидов и аскорбиновой кислоты, отражающая участие данных биологически активных веществ в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций.

Обнаружена лизоцимная активность в экстрактах тканей и показана вариабельность ее уровня у доминантных видов водных мак-рофитов. Среди бактерий-ассоциантов макрофитов отмечена распространенность антилизоцимной активности, однако не было обнаружено бактерий-ассоциантов с лизоцимной активностью. Выявлена прямая корреляционная зависимость между уровнем лизоцимной активности макрофитов и численностью антилизоцимактивных бактерий, что свидетельствует о роли системы «лизоцим макрофитов - антилизоцим бактерий» в формировании эколого-функциональных связей в макрофитно-бактериальных сообществах водных биоценозов.

Научно-практическая значимость. Полученные данные расширяют теоретические представления о биоразнообразии и эколого-функциональных взаимоотношениях макрофитов и бактерий в лотиче-ских и лентических экосистемах. В результате проведенных исследований обосновано участие биологически активных веществ (флавоноидов, аскорбиновой кислоты) макрофитов и роли системы «лизоцим макрофитов - антилизоцим бактерий» в формировании макрофитно-бактериальный ассоциаций в водных биоценозах. Разработан «Способ биологического обеззараживания непроточных водоемов от патогенной и условно-патогенной микрофлоры» (патент РФ на изобретение № 2193531 от 27 ноября 2002 года), основанный на интродукции в пруды биологической очистки гидробионтов, обладающих лизоцимной активностью.

Внедрение результатов исследования в практику. Результаты исследования внедрены и используются в Центрах Госсанэпиднадзора Оренбургской области и г. Оренбурга (Акты внедрения от 25.05.04, 27.05.04); в комитете по природно-охранной деятельности и мониторингу окружающей среды Оренбургской области (Акт внедрения от 20.05.04); в научно-производственной фирме «Экобиос» (Акт внедрения от 21.05.04).

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на II международной конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий», г. Оренбург, 2002; на межрегиональной конференции молодых ученых «Современные проблемы экологии, микробиологии и иммунологии», г. Пермь, 2002; на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию создания госсанэпидслужбы России, Москва, 2002; на региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, г. Оренбург, 2003; на межрегиональной конференции биохимиков Урала, Западной Сибири и Поволжья «Биохимия: от исследования молекулярных механизмов - до внедрения в клиническую практику и производство», г. Оренбург, 2003; на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарной меди

цины и биологии», г. Оренбург, 2003; на региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, г. Оренбург, 2004.

Положения, выносимые на защиту:

1. Биоценозы лотических и лентических водоемов характеризуются биологическим разнообразием макрофитно-бактериальных сообществ, уровень которого зависит от типа экосистемы.

2. Биологически активные вещества макрофитов - флавоноиды и аскорбиновая кислота и система «лизоцим макрофитов - антилизоцим бактерий» участвуют в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций водных биоценозов.

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и выводов. Указатель литературы содержит 150 отечественных и 31 зарубежных источника литературы. Текст иллюстрирован 28 таблицами и 34 рисунками.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, 1 из них в центральном журнале; получен патент РФ на изобретение №2193531 от 27 ноября 2002 года.

Связь работы с научными программами. Диссертационное исследование «Характеристика макрофитно-бактериальных взаимоотношений в водных биоценозах» проводится в рамках темы открытого плана НИР ОрГМА МЗ РФ (№ гос.регистрации 01.20.02 15158).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы. Работа выполнена на р. Урал и двух озерах в районе г. Оренбурга (оз. Коровье и оз. Микутка) в период с 2001 по 2003 годы, а также в условиях лабораторного эксперимента. Основным объектом исследования явились макрофиты и микрофлора воды исследуемых водоемов.

Химический анализ воды проводился согласно общепринятым в гидрохимии методам, описанным в руководстве O.A. Алекина (1973).

Полевые геоботанические исследования проводились в процессе стационарных исследований. Описания растительности производились на пробных площадках размером 100 м2 (Шенников А.П., 1964). Участие отдельных видов в сложении каждого фитоценоза определялось на основе учета их обилия (по шкале Друде). Жизненные формы растений выделялись на основе классификации, предложенной А.П. Шенниковым (1950), В.М. Катанской (1981). При определении видовой принадлежности растений были использованы следующие источники: «Флора Средней полосы Европейской части СССР» (Маевский, 1964), «Флора Европей

ской части СССР» под редакцией А. Федорова (1981), «Определитель растений Горьковской области» (Аверкиев Д.С., Аверкиев В.Д. 1985), «Конспект флоры Оренбургской области» (Рябинина З.Н., 1998). Номенклатура видов сверена по сводке С.К. Черепанова (1995).

Определение наличия и содержания биологически активных веществ проводили методами принятыми Всероссийским Институтом Лекарственных Растений (ВИЛР) и Институтом биохимии растений РАН (Биохимические методы анализа растений, I960; Бандюкова, 1965; Государственная фармакопея СССР., 1968; Гришина, Самойлова, 1971; Булатов, Калинин, 1976; Краснов и др., 1985; Методы биохимического исследования растений под ред. Ермакова, 1989).

Определение числа сапрофитных бактерий проводилось согласно «Унифицированным методам исследования качества вод» (1985). Лизо-цимная и антилизоцимная активность бактерий определялась чашечным методом с использованием принципа отсроченного антагонизма по отношению к тест-культуре Micrococcus lysodeikticus (Бухарин О.В. и др., 1984). При определении уровня лизоцимной активности водных макро-фитов использовался метод фотометрического (турбидиметрического) определения лизоцимной активности (Каграманова К.А., Ермольева З.В., 1966) с использованием суспензий живых и обработанных хлороформом (Бухарин О.В. и др., 1997) клеток индикаторной культуры Micrococcus lysodeikticus (штамм № 2665 ГНИИСКМБП им. Л.А. Тарасевича).

Идентификацию выделенных штаммов микроорганизмов проводили до вида, а в некоторых случаях до рода, общепринятыми методами на основании морфологических, тинкториальных, культуральных и биохимических свойств. В качестве руководства по идентификации бактерий использовался Определитель бактерий Берджи (Holt I.G et al., 1997). При определении биохимических свойств выделенных микроорганизмов использовали коммерческие тест-системы фирмы LACHEMA (Чехия).

Математическую обработку полученных результатов проводили с помощью стандартных пакетов программ Statistica и Advanced Grapher 2.08, MS Excel 2000.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ.

Изучение биологического разнообразия природных макро-фитно-бактериальных сообществ. Флора водных и прибрежно-водных сообществ лотических (р. Урал) и лентических (оз. Коровье, оз. Микутка) экосистем, представлена 3 отделами: Bryophyta, Polypodiophyta, Magnolio-phyta. Наиболее малочисленными были отделы Bryophyta, Polypodiophyta, каждый из которых представлен лишь одним семейством и составляет по

4% всей флоры сообществ. Отдел Ма^поНорЬуга представлен 23 семействами, что составляет 92% флоры. В целом водная и прибрежно-водная растительность лотических и лентических экосистем представлена 38 видами, относящимся к 25 семействам и 28 родам. Из них 20 видов встречается исключительно в озерных биоценозах , 6 видов - являются речными", а остальные 12 видов являются общими" . При сравнении состава флоры р. Урал и двух озер в районе г. Оренбурга можно заметить ее достаточное своеобразие. Коэффициент сходства Жаккара лотических и ленточных экосистем равен 86% (полная флора). В ходе работы была проведена экологическая классификация растений исследуемых водоемов (рис. 1 а, б).

гелофи ты 39%

Рисунок 1 - Экологический спектр флоры водных и прибрежно-водных сообществ (а - р. Урал; б - озера)

Наибольшее количество исследуемых видов р. Урал относятся к гигрофитам, что составляет 44% от всей выявленной фло^ы (8 видов): Carex acuta*, С. riparia***, Rubus caesius ", Galium palustre *, Lysimachia vulgaris , Myosotis palustris , Veronica anagallis-aquatica , Bidens tripartite ". Гелофиты представлены 39% (7 видов): Typha angustifolia , Т. Iatifolia*, Spar^anium microcarpum , Alisma plantago-aquatica *, Sagit-taria sagittifolia ", Scirpus lacustris'", Butomus umbellatus ). Среди гидрофитов встречаются, только гидрофиты погруженные в воду, укореняющиеся - 17% (Potamogeton crispus , P. perfolatus , Najas major ).

На озерах водная и прибрежно-водная растительность широко представлена гидрофитами, на долю которых приходится 40% от всей флоры (13 видов): гидрофиты укореняющиеся, с плавающими на поверхности листьями - 9 % (Persicaria amphibian , Nuphar lutea', Hydrocharis morus-ranae ). Гидрофиты погруженные в воду, укореняющиеся - 13%

(Potamogeton lucens, P. perfolatus***, Riccia fluitans*, Zannichellia palustris'). Гидрофиты не укореняющиеся, свободно плавающие на поверхности воды — 3% (Salvinia natans). Гидрофиты погруженные в воду и не укореняющиеся - 16% (Lemna minir, L. trisuica, Elodea canadensis, Cera-tophyllum demersum, C. submersum). На долю гигрофитов приходится 12 видов исследуемой флоры, что составляет 38% (12 видов). Среди гигрофитов представлены: Carex acuta , С. riparia *, Atriplex littoralis, Caltha palustris*, Ranunculus repens*, Rubus caesius' , Myriophyllum spicatum, Lysimachia vulgaris*", Myosotis palustris **, Veronica anagallis-aquatica , Galium palustre , Bidens tripartite *. Соответственно гелофиты представлены 7 видами {Typha angustifolia *, Alisma gramineum **, A. plantago-aquatica, Sagittaria sagittifolia, Scirpus lacustris , Phragmites australis, Ph. communis*), что составляет 22%.

Таким образом, флора лотических и лентических типов экосистем отличается разнообразием видов и экологическим спектром. Флора лентических экосистем (озер) представлена 32 видами, а флора лотических экосистем (река) лишь 17 видами. Основу экологического спектра лентических экосистем составляют гидрофиты (40%) и гигрофиты (38%), а лотических - гигрофиты (44%) и гелофиты (39%). Доминантными видами макрофитов лотических экосистем являются Potamogeton perfoliatus, Potamogeton crispus, Najas major; лентических экосистем - Salvinia natans, Ceratophyllum demersum, Hydrocharis morus-ranae.

Проводимые нами исследования бактериопланктона лотических и лентических экосистем показали, что общая численность бактерий и количество сапрофитной микрофлоры подчиняются одинаковым межгодовым и сезонным закономерностям. Так, в 2002 году ОЧБ на р. Урал колебалась в среднем от 1021 кл/мл до 6121 кл/мл, а на озерах от 8235 до 11020кл/мл. То есть разница между максимальными величинами ОЧБ в реке и озерах составляла - 1,8 раза, а между минимальными - 8,0 раз. В 2003 году разница максимальных величин ОЧБ в этих экосистемах была соответственно 1,8 раза, минимальных - 2,9 раза, в Урале она колебалась от 2900кл/мл до 13980 кл/мл, а в озерах от 8500 кл/мл до 25000 кл/мл. По всей вероятности, такое повышение численности бактерий в 2003 году связано с поступлением аллохтонной микрофлоры с водосборной площади, так как в этот год интенсивно выпадали осадки и уровень воды в водоемах был высоким (Гидрологический ежегодник, 2002, 2003). В сезонной динамике общей численности бактерий были отмечены сходные закономерности как в лотических, так и лентических экосистемах. В 2002 году как на р. Урал, так и на озерах четко фиксируются три максимума: май, июль, сентябрь. На р. Урал минимальное и максимальное ОЧБ

на ст. Водозабор и Железнодорожный мост составило в мае - 4469 кл/мл и 4964 кл/мл; в июле -5565 кл/мл и 6121 кл/мл; в сентябре -4590 кл/мл и 5327 кл/мл. На озерах ОЧБ была примерно одинаковой и составила в мае на оз. Микутка 8235 КОЕ/мл, на оз. Коровье 8707 КОЕ/мл; в июле 10976 КОЕ/мл и 11020 КОЕ/мл соответственно; в сентябре 8974 и 10330 КОЕ/мл соответственно. В 2003 году отмечалось повышение общей численности бактерий по сравнению с 2002 годом, при этом отмечалось постепенное увеличение общего числа бактерий как в лентических, так и в лотических экосистемах с мая по октябрь. На р. Урал наименьшая ОЧБ в 2003 году наблюдалось на ст. Водозабор, а наибольшая на ст. Железнодорожный мост. В мае ОЧБ на ст. Водозабор составила 2900 кл/мл, а в сентябре 12300 кл/мл, а на ст. Железнодорожный мост в эти же месяцы общая численность бактерий колебалась от 3428 кл/мл до 13884 кл/мл. На озерах ОЧБ также увеличивалась с мая по октябрь и составила в мае на оз. Микутка 5438 кл/мл, на оз. Коровье 6112 кл/мл, а в октябре соответственно 25800 кл/мл и 25707 кл/мл.

Также отмечена разница в количестве сапрофитной микрофлоры лотических и лентических экосистем. В среднем количество сапрофитной микрофлоры было выше на озерах в 1,6-2,2 раза по сравнению с рекой. В 2002 году их количество изменялось в Урале от 365 КОЕ/мл до 3100 КОЕ/мл, а в озерах от 787 КОЕ/мл до 4780 КОЕ/мл. В 2003 от 232 КОЕ/мл до 7300 КОЕ/мл в р. Урал, и от 537 КОЕ/мл до 11387 КОЕ/мл в озерах. В сезонной динамике изменения ОЧБ и количестве сапрофитной микрофлоры были отмечены одинаковые закономерности как в лотических так и лентических экосистемах: в 2002 году как в реке, так и в озерах зафиксировано три пика повышения численности бактериопланктона (май, август, сентябрь), а в 2003 году шло постепенное увеличение бактерий с мая по сентябрь.

общего числа сапрофитной микрофлоры. В ходе исследования было установлено, что изменение численности лизоцимактивных и антилизоци-мактивных форм бактерий коррелировало с изменением численности са-профитов в экосистемах. Так коэффициент корреляции в лотических и лентических экосистемах между сапрофитными и лизоцимактивными формами бактерий составил 0,95-0,96, а между сапрофитами и антилизо-цимактивными формами бактерий 0,19-0,98. Соотношение ЛА и AJTA форм бактерий (JI) характеризует состояние водного биоценоза, и позволяет выявлять ранние сдвиги в гомеостазе водных экосистем, а также может служить критерием оценки экологического состояния водоема (Соловых Г.Н., 1995). Анализ результатов оценки экологического состояния исследованных водоемов по соотношению JIA и АЛА форм бактерий показал, что в среднем индекс JI на р. Урал был меньше единицы в июле, августе и сентябре и составил соответственно 0,83; 0,56; 0,70, что говорит об экологическом неблагополучии реки в этот период, в то время как в мае, июне и октябре экологическое состояние реки улучшилось, о чем свидетельствует тот факт, что индекс JI был больше единицы: 1,50; 1,35; 1,63. На озерах индекс JI был всегда выше единицы и составил в среднем 1,15-1,57, что свидетельствует об экологическом благополоучии этих водоемов. Таким образом, анализ результатов оценки экологического состояния исследованных водоемов по соотношению JIA и АЛА форм бактерий показал, что наиболее благоприятная ситуация отмечалась на озерах, в то время как на р. Урал оно постоянно менялось.

Одним из эффективных путей изучения морфологического разнообразия микрофлоры, позволяющим судить о характере бактериоценозов водоемов, является использование стекол обрастания (Родина А.Г., 1966; Антипчук,). Просмотр стекол обрастания показал, что независимо от сезона года, гидрохимических и гидробиологических условий преобладающее место в бактериопланктоне Урала и озер занимали кокки, их количество на разных разрезах составляло от 49 до 99% от общего числа бактерий. Далее следовали палочки как крупные, так и мелкие, численность которых обычно составляла 14-48% от общего количества бактерий. Количество нитевидных клеток не превышало 0,5-35% от общего числа бактерий.

Проведенная идентификация выделенных штаммов микроорганизмов по морфологическим, тинкториальным, культуральным, биохимическим свойствам не выявила видовых различий бактериопланктона в лотических и лентических экосистем. Согласно классификации Д. Берд-жи исследуемые виды относятся к 9 группам (рис. 2), которые выделены в 26 родов; определено 16 видов относящихся к различным таксономическим группам и семействам. В весенне-летний период в бактериопланк

тоне лотических и лентических экосистем постоянно присутствовали микроорганизмы 4 родов (.Enterobacter, Proteus, Providencia, Pseudomonas), а в осенний период - 3 родов (Arthrobacter, Cardiobacte-rium,Nocardia).

Грамотрпцательны е изогнутые бактерии 8%

Грамположительн !,!С кокки 12%

Нокардиоформные актиномицеты 4%

Грамположительн

ые не спорообразующие палочки 8%

Обладающие чехлом бактерии 4%

Сероокислягащие скользящие бактерии 4%

Одноклеточные палочковидные скользящие бактерии 4%

Факультативно анаэробные грамотрпцательны е палочки 48%

Грамотрпцательны е

аэробн ые/м икроаэр офнльные палочки и кокки 8%

Рисунок 2 - Группы основных категорий микрофлоры воды исследуемых водоемов по Д. Берджи (доля видов образующих данную группу категорий бактерий, %)

Таким образом, при исследовании общей численности бактерий и количестве сапрофитной микрофлоры изученных водоемов выявлено превышение ОЧБ в озерах по сравнению с р. Урал в 1,8-8 раз, а количество сапрофитной микрофлоры в 1,5-2,2 раза. Отмечены межгодовые изменения численности бактерий, обусловленные колебанием уровня воды в водоемах; в сезонной динамике бактериопланктона установлены пики как общей численности бактерий, так и в количестве сапрофитов, которые одинаковы в лотических и лентических экосистемах. Процентное соотношение численности ЛА и АЛА форм бактерий от числа сапрофитов одинаково как в лотически, так и лентических экосистемах; количество ЛА и АЛА форм лотических и лентических экосистем находятся в корреляции с численностью сапрофитов; сезонная динамика лизоцимактивных и антилизоцимактивных форм бактерий лотических и лентических экосистем различна: в лотических экосистемах в мае, июне и октябре преобла дающей группой являются лизоцимактивные формы бактерий, а в июле, августе и сентябре антилизоцимактивные формы, а в лентических экоси

стемах всегда преобладающей группой являются лизоцимактивные формы бактерий. Таксономическое определение микрофлоры лотиче-ских и лентических экосистем одинаково. Согласно классификации Берджи выявленные микроорганизмы были отнесены к 9 группам основных категорий, из них наиболее многочисленными являются факультативно анаэробные грамотрицательные палочки (48% от общего числа бактерий).

Характеристика биологических свойств макрофитов (лизо-цимиая активность, содержание флавоноидов, аскорбиновой кислоты). В ряде работ показано наличие лизоцима у растений (Ермольева З.В., 1938; Smith, 1955; Кравченко H.A. и др., 1965, 1972; Страйер JL, 1984; Лахтин В.М. и др., 1995), но нет данных о лизоцимной активности водных макрофитов. Поэтому на следующем этапе была поставлена задача оценить лизоцимную активность у доминантных видов водных макрофитов исследуемых водоемов. Проведенные исследования показали, что экстракты тканей доминантных видов макрофитов лотических и лентических экосистем проявляют лизоцимподобную активность в отношении суспензии как живых, так и убитых хлороформом клеток тест-культуры М. lysodeikticus (таб. 2), при этом она была ниже активности яичного лизоцима при концентрации белка 1 мкг/мл.

Таблица 2. Сравнительная характеристика лизоцимной активности

экстрактов макрофитов исследуемых водоемов

виды растений относительная активность (ед. а./мл) удельная литическая активность (ед.а./мг белка)

Potamogeton perfoliatus (вегетативная часть) 1,6+0,2 0,31+0,05

Potamogeton crispus (вегетативная часть) 1 >8+0,3 0,32+0,11

Najas major (вегетативная часть) 0,6±0,1 0,18+0,1

Hydrocharis morus-ranae (вегетативная часть) 2,0+0,11 0,52+0,02

Ceratophyllum demersum (вегетативная часть) 1,2+0,2 0,48+0,3

Salvinia natans (вегетативная часть) 1,4±0,3 0,34+0,11

Наиболее высокое значение мурамидазной активности наблюдалось в вегетативной части Hydrocharis morus-ranae и составило 0,52+0,02 ед.а./мг белка, а наиболее низкое в вегетативной части у Najas major

0,18+0,1 ед.а./мг белка, что в 14-41 раз ниже активности яичного лизоцима, которая равна 7,33 ед.а./мг белка. Наблюдаемое литическое действие экстрактов растений в отношении убитых клеток М. lysodeikti-cus может быть обусловлено продукцией лизоцима и, таким образом, может рассматриваться как проявление мурамидазной активности.

Проведенный анализ литературных данных свидетельствует об огромном значении БАВ в биологических процессах, протекающих в растительных и животных организмах, а потому в ходе нашей работы представлялось актуальным провести фитохимические исследования по оценке общего содержания флавоноидов, рутина и аскорбиновой кислоты оказывающих влияние на биологические процессы в растительных организмах. Для исследования были взяты доминантные виды водных макро-фитов лотических (Potamogeton perfoliatis, Potamogeton crispus, Najas major) и лентических экосистем (Hydrocharis morus-ranae, Ceratophyllum demersum, Salvinia natans, Nuphar luteum). Наиболее высокое содержание флавоноидов зафиксировано у Potamogeton crispus, Hydrocharis morus-ranae, Salvinia natans, а самое низкое у Najas major и Nuphar luteum. Содержание рутина и аскорбиновой кислоты у доминантных видов водных макрофитов было различным. Отмечено четкое увеличение содержания рутина в период бутонизации и цветения макрофитов. Например, у Hydrocharis morus-ranae в июне и июле соответственно количество рутина составляло 0,012 мкг% и 0,021 мкг%, а в августе (период цветения) -0,034мкг% (рис. 3).

пень исль аи>сг сентябрь

Рисунок 3 - Содержание рутина и АК у Hydrocharis morus-ranae в разные периоды вегетации

Различным было и содержание аскорбиновой кислоты у одного и того же вида в разные периоды вегетации (рис. 3). В ходе работы уста-

новлено максимальное содержание рутина у НуЛгос/юпз тогт-гапае (0,023+0,002 мкг%), Ро1ато%е№ стрш (0,028±0,001мкг %), минимальное у БаЫта па(ат (0,005+0,001 мкг%) (рис. 4). Исследование содержания аскорбиновой кислоты в зеленной массе водных макрофитов выявило отличия по этому показателю у разных видов: максимальное содержание аскорбиновой кислоты отмечено у Ро1ато§еЮп стрш-(19,4+0,2 мг%), а минимальное у Сега1орку11ит йетегтт (9,9+0,2 мг%) (рис. 4).

0,03

0,025

0,02

X 5

а 0,015

0,01

0,005

СсгаЮрЬуНш ¿стеки]

НуйгосЬап'з тошз-гапае

Ро1атосе1ог| спЕрив

ЫирИаг 1и1сит Затш'а па1а!в

25 20 15 10

Рисунок 4 - Содержание рутина и АК у разных видов водных макрофитов

- содержание рутина - содержание АК

Оценка макрофитно-бактериалыюго состояния в водном биоценозе. Длительное существование организмов в рамках одной экосистемы возможно лишь в том случае, когда их компоненты и элементы дополняют друг друга и соответственно приспособлены друг к другу (Реймерс Т., 1994). Многочисленность и разнонаправленность действия биологических веществ, продуцируемых бактериями и макрофитами, приводит к вопросу о возможности существования комплекса макрофит-бактерии как некой системы объектов и взаимодействий, характеризующихся резервом устойчивости, обеспечивающим функционирование и развитие ее в условиях действия факторов среды. В связи с этим не вызывает сомнения актуальность следующего этапа исследования, затрагивающего вопросы механизмов взаимодействия про- и эукариот в системе «бактерии-макрофиты». Поэтому была поставлена задача, выяснить эко

лого-физиологические связи между микроорганизмами и макрофитами в природных водоемах.

Анализ содержания микрофлоры в биотопе открытых водоемов и микробных ассоциаций макрофитов показал, что в пробах воды общее число микроорганизмов было ниже, чем в смывах с водных макрофитов. Так, на р. Урал количество сапрофитной микрофлоры в воде в среднем составило 3006 КОЕ/мл, а в смывах с доминантных видов макрофитов от 8227 КОЕ/мл до 11920 КОЕ/мл. На озерах количество сапрофитной микрофлоры составило в среднем 4467 КОЕ/мл, а в смывах с макрофитов от 5138 КОЕ/мл до 6258 КОЕ/мл. Выявленные различия в количестве сапрофитной микрофлоры в воде и смывах с макрофитов позволили нам ввести дополнительный показатель, характеризующий это соотношение -индекс обсемененности, который показывает разницу между содержанием бактериопланктона в воде и смывах с макрофитов. Полученные результаты показали, что индекс обсемененности макрофитов р. Урал составил 2,2-3,6, а озерных растений 1,5-2,0.

В ходе проведенных исследований нами было установлено, что обсемененность макрофитов в воде неодинакова и меняется в течение периода вегетации. Так, среди доминантных видов макрофитов р. Урал (Potamogeton perfoliatus, Potamogeton crispus, Najas major) наиболее высокий средний индекс обсемененности отмечен у Potamogeton crispus - 4, а наименьший у Najas major - 2,7. Что касается доминантных видов макрофитов озер (Hydrocharis morus-ranae, Salvinia natans, Ceratophyllum demersum), то наиболее высокий средний индекс обсемененности отмечен у Hydrocharis morus-ranae и составил 1,4, а наименьших у Ceratophyllum demersum - 1,2. Так как доминантные виды макрофитов р. Урал и озер отличны, то не представлялось возможным сравнивать их индекс обсемененности между собой, однако заметно, что у макрофитов р. Урал он выше, чем у макрофитов озер. Следует также отметить, что обсемененность водных макрофитов изменяется по месяцам в течении периода вегетации.

Анализ состава микробиоценоза по их функциональной активности показал, что бактериальные популяции в воде представлены как ли-зоцимактивными, так и антилизоцимактивными формами бактерий, однако среди бактерий ассоциантов макрофитов были представлены только антилизоцимактивные формы. За весь период исследований в реке Урал нами не обнаружено в смывах с растений лизоцимактивных форм бактерий, в тоже время антилизоцимактивные формы встречались. Так на станции «Водозабор» количество антилизоцимактивных форм бактерий ассоциантов макрофитов составило в среднем у Potamogeton perfoliatus -114,5+20 КОЕ/мл, у Potamogeton crispus - 116,1+20 КОЕ/мл, у Najas та-

jor - 86,9+2,0 КОЕ/мл, что соответственно составляет 1,6+0,9%, 1,6+0,7%, 2,8+1,1 % от числа сапрофитных бактерий, ассоциантов мак-рофитов. Наибольший процент антилизоцимактивных форм бактерий от числа сапрофитов на станции «Водозабор» наблюдался у Najas major и составил 2,8+1,1%, а наименьший у Polamogelon perfoliatus - 1,6+0,9%. Количество антилизоцимактивных форм на станциях Автодорожный и Железнодорожный мост было примерно одинаковым, но отличалось от такового на станции Водозабор. Так, количество антилизоцимактивных форм у Potamogetón perfoliatus составило на этих станциях соответственно 66,7 и 75,5 КОЕ/мл (0,9+0,4% от числа сапрофитов); у Potamogetón crispus 69,4 и 77,5 КОЕ/мл (0,7+0,1% от числа сапрофитов); у Najas major 64,0 и 72,3 КОЕ/мл (1,2+0,2 % от числа сапрофитов). Таким образом, на всех станциях р. Урал наибольший процент антилизоцимактивных форм бактерий наблюдался у Najas major, а наименьшее у Potamogeton perfoliatus Количество антилизоцимактивных форм бактерий ассоциантов мак-рофитов озер также было различно, наибольшая их численность обнаружена в смывах с макрофитов оз. Микутка: Hydrocharis morus-ranae - 67,7 КОЕ/мл (2,8% от числа сапрофитов), у Salvinia natans - 59,0 КОЕ/мл (3,2% от числа сапрофитов), Ceratophyllum demersum - 65,3 КОЕ/мл (3,2% от числа сапрофитов). А у этих же макрофитов на оз. Коровье количество антилизоцимактивных форм бактерий составило у Hydrocharis morus-ranae - 52,0 КОЕ/мл (2,3% от числа сапрофитов), у Salvinia natans - 44,3 КОЕ/мл (2,8% от числа сапрофитов), Ceratophyllum demersum - 51,2 КОЕ/мл (2,8% от числа сапрофитов). Наибольший процент антилизоцимактивных форм бактерий ассоциантов макрофитов от числа сапрофитов был обнаружен у Salvinia natans и у Ceratophyllum demersum как на оз. Микутка, так и на оз. Коровье.

Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что в лотических и лентических экосистемах по функциональной активности бактерии ассоцианты макрофитов представлены лишь антилизоцимными формами, их количество в смывах у различных видов макрофитов отлично и в среднем составило: у Potamogeton perfoliatus - 115+20 КОЕ/мл, у Potamogeton crispus - 116+25 КОЕ/мл, у Najas major - 87+10 КОЕ/мл, у Hydrocharis morus-ranae -224+26 КОЕ/мл, у Salvinia natans - 168+20 КОЕ/мл и у Ceratophyllum demersum - 220+24 КОЕ/мл.

летний период в смывах с макрофитов отмечены представители родов Enterobacter, Providencia, а в осенний период нокардиоформные актино-мицеты, представители родов Pseudomonas и Enterobacter. При анализе ассоциаций бактерий в воде и смывах с растений были обнаружены следующие закономерности: в воде на всех станциях преобладающей морфологической группой бактерий были грамположительные кокки, а в смывах с растений, то есть в ассоциациях макрофиты-бактерии их процент заметно снижался и возрастало количество грамотрицательных кокков. Так в смывах с водных макрофитов р. Урал в целом процент грамотрицательных бактерий составил 36,3%, а в воде - 15%, то есть грамотрицательных бактерий в смывах с макрофитов было в 2,4 раза больше чем в воде (р<0,05) (рис. 6, I). Аналогичные закономерности были выявлены при исследованиях смывов с озерных растений: доля грамотрицательных бактерий в смывах - 38%, а в воде - 16%, то есть разница в 2,4 раза (р<0,05) (рис. 6, II).

1а

Па

II б

[рамположптсль ные бактерии 84%

Рисунок 6 - Морфологические группы бактерий (I - в реке Урал; II - в озерах; а - в воде; б - в смывах с растений)

Механизмы взаимоотношений в системе макрофиты-бактерии. Характер взаимодействия бактерий с высшими растениями

неоднозначен: в одних случаях бактерии играют роль

фитопатогенов, вызывающих заболевания и гибель растений, в других -симбионтов, которые защищают растения от патогенных микроорганизмов (в частности в ризосфере) (Lewin D., 1974; Тихонович И.А., Покровский H.A., 1993). В качестве механизмов взаимодействия микрофлоры и гидробионтов может рассматриваться динамическая система, в которой с одной стороны выступают факторы естественной защиты, продуцируемые эукариотической клеткой (лизоцим), а с другой - направленная деградация этих факторов прокариотами (антилизоцимная).

Выявлена прямая корреляционная зависимость между общей численностью бактерий и уровнем лизоцимной активности макрофитов (г=0,83), а также между численностью антилизоцимактивных форм бактерий и уровнем лизоцимной активности (г=0,95) (таб.3). Так, среди доминантных видов макрофитов наиболее высокая лизоцимная активность, общая численность бактерий и количество антилизоцимактивных форм бактерий наблюдалась у Hydrocharis morus-ranae и составили соответственно 0,52+0,02 ед.а./мг белка, 24143±862 кл/мл и 224+20 КОЕ/мл, а самые низкие значения обнаружены у Najas major, которые составили 0,18+0,10 ед.а./мг белка, 13860±427 кл/мл и 87+20 КОЕ/мл.

Таблица 3. Уровень лизоцимной активности макрофитов _и количество на них бактерий-ассоциаитов_

Виды Удельная литиче-ская активность (ед.а./мг белка) Общая численность бактерий (кл/мл) АЛА-формы бактерий (КОЕ/мл)

Potamogeton perfolia-tus 0,31+0,05 19775+647 115+20

Potamogeton crispus 0,32+0,11 20690+842 116+25

Najas major 0,18+0,10 13860+427 87+10

Hydrocharis morus-ranae 0,52+0,02 24143+862 224+26

Ceratophyllum demer-sum 0,48+0,30 21272+774 220+24

Salvinia natans 0,34+0,11 22988+792 168+20

Учитывая роль лизоцима как защитного фактора беспозвоночных животных (Купер Э., 1980; Ломакина М.С., 1990), а также выявленную зависимость между численностью антилизоцимактивных форм бактерий-ассоциантов и уровнем лизоцимной активности макрофитов, нами разработан «Способ биологического обеззараживания непроточных водоемов от патогенной и условно-патогенной микрофлоры» (патент РФ на изобретение № 2193531 от 27 ноября 2002 года), позволяющий путем отбора и

интродукции в биологические пруды гидробионтов — продуцентов лизоцима обеспечить обеззараживание воды от патогенной и условно-патогенной микрофлоры.

Богатство видового разнообразия макрофитов и бактерий с одной стороны, и высокий репродуктивный потенциал и метаболическая пластичность самих бактерий с другой, вероятно обуславливают многообразие форм взаимодействий популяции бактерий и растений. Становление и развитие подобных форм взаимодействий обеспечивается явлениями межвидового антагонизма и синергизма, обусловленных продукцией макрофитами и бактериями разного рода веществ: БАВ (флавоноиды, фитонциды и др.), антибиотики, лизоцим. Поэтому цель следующего этапа исследования была: оценить участие некоторых биологически активных веществ исследуемых макрофитов в формировании физиолого-экологических взаимоотношений в связке «макрофиты-бактерии» в природных водоемах (таб. 4).

Таблица 4. Соотношение содержания БАВ у макрофитов _ и микроорганнзмов-ассоциантов _

виды макрофитов количество микроорганизмов- ассоциантов макрофитов (кл/мл) флавоноиды содержание аскорбиновой кислоты, (мг%)

проба Синода содержание рутина (мкг%)

Ро(атоёеЮп рег/оИа-/ги 19775+647 ++ 0,012+0,001 17,3+0,1

Ро1ато%е1оп ачярия 20690+842 0,028+0,001 19,4+0,2

Мя/оу та]ог 13860+427 + 0,009±0,001 10,2+0,1

Ну&осИапБ тогиз-гапае 24143+862 4**Н* 0,023±0,002 18,89+0,1

СегШоркуИит ¿етег-йит 21272+774 ++ 0,009+0,001 9,9+0,2

БаШта пШат 22988+792 0,004+0,001 13,2+0,2

Была установлена корреляционная зависимость между количеством общего содержания флавоноидов и общей численностью бактерий -ассоциантов этих макрофитов. Коэффициент корреляции этих параметров составил 0,9. Следовательно, флавоноиды макрофитов являются фито-генным фактором, который влияет на рост бактерий.

Обобщая полученный фактический материал, следует отметить, что биоценозы лотических и лентических водоемов характеризуются биологическим разнообразием макрофитно-бактериальных сообществ, уровень которого зависит от типа экосистемы. Полученные данные позволили обосновать участие флавоноидов водных растений и системы «лизоцим макрофитов - антилизоцим бактерий» в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций гидробиоценозов.

ВЫВОДЫ

1. Флора водных и прибрежно-водных сообществ макрофитов ло-тических и лентических экосистем отличается видовым разнообразием, представлена 38 видами, относящимися к 25 семействам и включающим 3 отдела (Bryophyta, Polypodiophyta, MagnoViophytä). Основу экологического спектра лентических экосистем составляют гидрофиты (40%) и гигрофиты (38%), а лотических - гигрофиты (44%) и гелофиты (39%). Доля общих видов для этих экосистем составляет 86%. Доминантными макрофитами лотических экосистем являются Potamogeton perfoliatus, Potamogeton crispus, Najas major; а лентических - Salvinia natans, Cerato-phyllum demersum, Hydrocharis morus-ranae.

2. Выявлено сходство видовых составов бактериопланктона лотических и лентических экосистем, которые представлены микроорганизмами из родов, относящихся к 9 таксономическим группам. Отмечена сезонная динамика видового разнообразия бактериопланктона: в весенне-летний период в нем постоянно присутствовали микроорганизмы 4 родов {Enterobacter, Proteus, Pseudomonas, Providencia), а в осенний период - 3 родов ('Arthrobacter, Cardiobacterium, Nocardia).

3. В структуре бактериопланктона лотических и лентических биоценозов преобладали кокковые (49-99%) и палочковидные (14-48%) микроорганизмы над нитевидными формами бактерий (0,5-35%). В исследуемых водоемах микрофлора была представлена как лизоцимактивными, так и антилизоцимактивными формами, соотношение которых зависело от типа экосистемы и было подвержено сезонным колебаниям. В лентических экосистемах численность антилизоцимактивных форм бактерий была ниже количества лизоцимактивных форм (2,7+0,1 % от общего числа бактерий против 2,9+0,1%), тогда как в лотических бактериоценозах их доля в мае, июне, октябре была незначительной (0,16%; 0,11%; 0,14% от общего числа бактерий), но возрастала с июля по сентябрь (1,46%-0,82%) на фоне уменьшения частоты встречаемости лизоцимактивных форм бактерий (1,01 %-0,10%).

4. У водных макрофитов обнаружены флавоноиды, в том числе рутин, и аскорбиновая кислота, содержание которых зависело от их видовой принадлежности: максимальное количество флавоноидов отмечено у Hydrocharis morus-ranae, Potamogeton crispus, а минимальное у Najas major; максимальное содержание рутина выявлено у Hydrocharis morus-ranae (0,023+0,001 мкг%), минимальное у Salvinia natans (0,004+0,001 мкг%); наибольшее количество аскорбиновой кислоты у Potamogeton crispus (19,4+0,2мг%), наименьшее - у Ceratophyllum demersum (9,9+0,2 мг%). Содержание данных биологически активных веществ изменяется в зависимости от периода вегетации макрофитов. Экстракты тканей мак-

рофитов обладали лизоцимной активностью, уровень которой варьировал у разных видов: среди доминантных макрофитов наиболее высокий ее уровень обнаружен у Hydrocharis morus-ranae, а самый низкий - у Najas major.

5. Выявлено превышение в 1,2-5,1 раза численности бактерий связанных с поверхностью водных растений, над количеством бакхерио-планктона в воде. Показана зависимость степени микробной обсеменен-ности доминантных видов макрофитов от их видовой и экотопной принадлежности и периода вегетации. Обнаружены виды макрофитов с максимальной (Hydrocharis morus-ranae, Salvinia natans) и минимальной (Najas major) бактериальной колонизацией. Полученные данные свидетельствуют о формировании в водных биоценозах лотических и лентических экосистем относительно стабильных макрофитно-бактериальных ассоциаций.

6. Установлены прямые корреляционные связи между численностью бактерий-ассоциантов макрофитов и содержанием в растениях флавонои-дов и аскорбиновой кислоты, между уровнем лизоцимной активности макрофитов и количеством антилизоцимактивных форм бактерий-ассоциантов, что свидетельствует об участии изученных биологически активных веществ и системы «лизоцим макрофитов - антилизоцим бактерий» в формировании эколого-функциональных связей в макрофитно-бактериальных сообществах водных биоценозах. Полученные данные легли в основу разработки «Способа биологического обеззараживания непроточных водоемов от патогенной и условно-патогенной микрофлоры» (патент РФ на изобретение № 2193531 от 27 ноября 2002 года).

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Соловых Г.Н. Способ биологического обеззараживания непроточных водоемов от патогенной и условно-патогенной микрофлоры / Г.Н. Соловых, В.П. Коробов, И.В. Карнаухова, Е.М. Нефедова, Г.М. Устинова / Патент РФ на изобретение № 2193531 от 27 ноября 2002 года, бюл. №33. -14с.

2. Соловых Г.Н. Лизоцим гидробионтов и его роль в способности водоемов к процессу самоочищения / Г.Н. Соловых, Е.М. Нефедова, Г.М. Устинова, Е.К. Раимова, Е.А. Рябцева // Гигиена и санитария - 2002.-№ 5.-С. 24-26.

3. Ушакова Е.И. Лизоцимная чувствительность родококков как фактор формирующий их микробиоценоз / У.И. Ушакова, Г.М. Устинова // 6-ая Пущинская школа-конференция молодых ученых «Биология - наука XXI века»: тез. докл.-Пущено, 2002. том 3.-С.69.

4. Устинова Г.М. К вопросу о взаимодействии высших водных растений с бакгериопланктоном / Г.М. Устинова, Л.Г. Фабарисова // Современ-

ные проблемы экологии, микробиологии и иммунологии: сб. тр.- Пермь.-2002.-С. 25-26.

5. Устинова Г.М. Роль высших водных растений в самоочищении водоема / Г.М. Устинова, Л.Г. Фабарисова // II международная конференция «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий»: тез. докл.-Оренбург, 2002.-С. 87-88.

6. Рябцева Е.А. К вопросу о разнообразии высших водных растений и сообществ простейших в водоемах города Оренбурга / Е.А. Рябцева, Г.М. Устинова // Региональная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов: тез. докл.-Оренбург, 2003-С.170-172.

7. Соловых Г.Н. Определение Р-витаминной активности у водных макрофитов / Г.Н. Соловых, Г.М. Устинова, Е.А. Рябцева // Межрегиональная конференция биохимиков Урала, Западной Сибири и Поволжья «Биохимия: от исследования молекулярных механизмов - до внедрения в клиническую практику и производство»: тез. докл.-Оренбург, 2003 .-С. 111-114.

8. Устинова Г.М. Макрофиты реки Урал и озер в районе города Оренбурга / Г.М. Устинова // Региональная научно-практическая конференция молодых ученых и специалистов: тез. докл.-Оренбург, 2004.-С. 27-28.

Устинова Галина Михайловна

Характеристика макрофитно-бактериальиых взаимоотношений

в водных биоценозах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискании ученой степени кандидата биологических наук

Оригинал-макет изготовлен с помощью текстового редактора Microsoft Word 2000 for Windows. Гарнитура Тайме. Печать офсетная. Усл. печ. л. - 1,0. Тираж 100 экз.

РНБ Русский фонд

2QQ7-4

16965

19 ШШ>>

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Устинова, Галина Михайловна

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Характеристика макрофитно-бактериальных взаимоотношений (обзор литературы).

1.1. Роль макрофитов и микрофлоры в водных биоценозах.

1.2. Роль флавоноидов и их действие на микроорганизмы.

1.3. Распространение лизоцима в природе и его деймтвие на микроорганизмы.

Глава 2. Оценка состояния водных биоценозов реки Урал и двух озер в районе города Оренбурга.

2.1. Природные условия района исследования.

2.2. Режим органического вещества.

2.3. Химический состав воды.

Глава 3. Материалы и методы исследования.

3.1. Методика флористического и геоботанического анализа.

3.2. Методика изучения содержания биологически активных веществ.

3.2.1. Проба Синода (цианидиновая реакция).

3.2.2. Количественное определение витамина «Р» по Ле-венталю.

3.2.3. Количественное определение витамина «С».

3.3. Гидробиологические методы исследования.

3.3.1. Определение биохимического потребления кислорода (БПК).

3.3.2. Определение общей численности микроорганизмов в воде.

3.4. Микробиологические методы.

3.4.1. Определение общего числа сапрофитных бактерий в воде.

3.4.2. Определение количества антилизоцимактивных бактерий.

3.4.3. Определение количества лизоцимактивных бактерий

3.4.4. Метод определения видового состава микроорганизмов

3.4.5. Определение литической активности гомогенатов водных макрофитов.

3.5. Статистическая обработка результатов.

Глава 4. Макрофиты реки Урал и двух озер в районе города

Оренбурга.

4.1. Конспект флоры.

4.2. Анализ флоры.

4.3. Оценка биологических свойств водных макрофитов.

4.3.1. Биологически активные вещества водных макрофитов

4.3.2. Лизоцимная активность водных макрофитов.

Глава 5. Микрофлора реки Урал и двух озер в районе города

Оренбурга.

5.1. Общая численность бактерий.

5.2. Численность сапрофитов.

5.3. Лизоцим-антилизоцимное сообщество.

5.4. Таксономическое определение микроорганизмов.

Глава 6. Эколого-функциональные связи макрофитов и бактерий в водных экосистемах.

6.1. Оценка макрофитно-бактериального состояния в водном биоценозе.

6.2. Механизм регуляции взаимодействия в системе макрофиты-бактерии

Введение Диссертация по биологии, на тему "Характеристика макрофитно-бактериальных взаимоотношений в водных биоценозах"

Практически все живые организмы на планете существуют в тесной связи друг с другом, находясь в симбиотических отношениях (Бухарин О.В., 1999). Показано, что своеобразие биоценозов, формирующихся в различных биотопах, обусловлено совокупным действием комплекса абиотических факторов (Шварц С.С., 1980; Одум Ю., 1986; Хаитов и др., 2000), а так же биологическими особенностями членов сообщества, определяющими характер взаимоотношений между ними (Бондаренко В.М. и др., 1997; Воронов и др., 2000). Жизнь водоема, его биоценозов, характеризуется эволюционно сложившимися взаимоотношениями между макро- и микроорганизмами в экосистеме (Константинов А.С., 1967; Сергеев В.П. и др., 2000). Хотя водные макрофиты и бактерии являются неотъемлемой частью гидробиоценозов, механизмы формирования макрофитно-бактериальных ассоциаций в настоящее время наименее изучены. Литературные данные по изучению их взаимоотношений обычно ограничиваются трофическими связями (Сомов Г.П., Литвин В.Б., 1988; Аксенов М.Ю., Гаровникова Ю.С., 1994; Горобец О.Б., 2001).

Многочисленными исследованиями показано, что одним из экологически значимых факторов, принимающих участие в формировании гидробиоценозов, является лизоцим (Багнюк В.М., Закордонец О.А., 1980; Багнюк В.М., Ново-женко Л.С., Закордонец О.А., 1983). Обосновано существование в пресных водоемах особой функциональной системы «лизоцим гидробионтов - антилизо-цим бактерий» (Соловых Г.Н., 1995), способствующей формированию простых и сложных сетевых связей между гидробионтами. Г.Н. Соловых и И.В. Карнаухова (1999) выделили лизоцим пресноводного двустворчатого моллюска Unio pictorum и показали специфические его действия на водные микроорганизмы. Показана роль лизоцима как одного из биологических факторов гидробионтов, участвующих в процессах самоочищения водоемов от патогенной и условно патогенной микрофлоры (Нефедова Е.М., 2001). Однако, роль функциональных связей типа «лизоцим-антилизоцим» в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций остаются изучены недостаточно. Нет сведений о таксономическом спектре микроорганизмов - ассоциантов макрофитов. Недостаточно исследованы биологические свойства, характерные для бактерий и макрофитов в условиях природных сообществ, в частности нет данных о распространенности и выраженности лизоцимного и антилизоцимного признаков в макрофитно-бактериальных сообществах водоемов. До сих пор недостаточно изучен вопрос о роли макрофитов в формировании различных сообществ гид-робионтов и бактериопланктона в том числе.

Как фототрофные организмы макрофиты обладают многообразием синтетических процессов, конечными продуктами которых являются биологически активные вещества (Гудвин Т., Мерцер Э., 1986), в частности флавоноиды. Микроорганизмы контактируют в среде своего обитания с флавоноидами, которые могут быть пищевыми субстратами для некоторых бактерий (Winter J., 1989; Pillai B.V.S., 2002), или выполнять определенную роль в симбиотических взаимоотношениях с микроорганизмами (Pandya S., 1999) и участвовать в защите растений от инфекций (Padmavati ML, 1997). В этой связи актуальной является оценка роли флавоноидов в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций.

Цель настоящей работы - изучение биологического разнообразия макрофитно-бактериальных сообществ в водных биоценозах и оценка характера эко-лого-функциональных связей, способствующих формированию ассоциаций макрофитов с бактериями.

Задачи исследования:

1. Определить биологическое разнообразие природных макрофитно-бактериальных сообществ в водных экосистемах различных типов (лотические и лентические).

2. Охарактеризовать биологические свойства бактериальной флоры (их морфологическое разнообразие, лизоцимную и антилизоцимную активность) и макрофитов (уровень лизоцимной активности, содержание флавонои-дов и аскорбиновой кислоты) в природных водоемах.

3. Изучить роль флавоноидов и аскорбиновой кислоты макрофитов в образовании макрофитно-бактериальных ассоциаций водных биоценозов.

Обнаружена лизоцимная активность в экстрактах тканей и показана вариабельность ее уровня у доминантных видов водных макрофитов. Среди бак-терий-ассоциантов макрофитов отмечена распространенность антилизоцимной активности, однако не было обнаружено бактерий-ассоциантов с лизоцимной активностью. Выявлена прямая корреляционная зависимость между уровнем лизоцимной активности макрофитов и численностью антилизоцимактивных бактерий, что свидетельствует о роли системы «лизоцим макрофитов - антили-зоцим бактерий» в формировании эколого-функциональных связей в макро-фитно-бактериальных сообществах водных биоценозов.

Научно-практическая значимость. Полученные данные расширяют теоретические представления о биоразнообразии и эколого-функциональных взаимоотношениях макрофитов и бактерий в лотических и лентических экосистемах. В результате проведенных исследований обосновано участие биологически активных веществ (флавоноидов, аскорбиновой кислоты) макрофитов и роли системы «лизоцим макрофитов — антилизоцим бактерий» в формировании макрофитно-бактериальный ассоциаций в водных биоценозах. Разработан «Способ биологического обеззараживания непроточных водоемов от патогенной и условно-патогенной микрофлоры» (патент РФ на изобретение № 2193531 от 27 ноября 2002 года), основанный на интродукции в пруды биологической очистки гидробионтов, обладающих лизоцимной активностью.

Внедрение результатов исследования в практику. Результаты исследования внедрены и используются в Центрах Госсанэпиднадзора Оренбургской области и г. Оренбурга (Акты внедрения от 25.05.04, 27.05.04); в научно-производственной фирме «Экобиос» (Акт внедрения от 21.05.04); на кафедру физиологии растений ГОУ ВПО ОГПУ (Акт внедрения от 12.03.04); на кафедру биоэкологи и зоологии ОГАУ (Акт внедрения от 12.03.04).

Положения, выносимые на защиту:

2. Биологически активные вещества макрофитов - флавоноиды и аскорбиновая кислота и система «лизоцим макрофитов — антилизоцим бактерий» участвуют в формировании макрофитно-бактериальных ассоциаций водных биоценозов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на II международной конференции «Биоразнообразие и биоресурсы Урала и сопредельных территорий», г. Оренбург, 2002; на межрегиональной конференции молодых ученых «Современные проблемы экологии, микробиологии и иммунологии», г. Пермь, 2002; на Всероссийской научно-практической конференции, посвященной 80-летию создания госсанэпидслужбы России, Москва, 2002; на региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, г. Оренбург, 2003; на межрегиональной конференция биохимиков Урала, Западной Сибири и Поволжья «Биохимия: от исследования молекулярных механизмов - до внедрения в клиническую практику и производство», г. Оренбург, 2003; на международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы ветеринарной медицины и биологии», г. Оренбург, 2003; на региональной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, г. Оренбург, 2004; на II Всероссийской конференции «Экосистемы малых рек: биоразнообразие, экология, охрана», Борок, 2004.

Объем и структура диссертационной работы.

Диссертация изложена на 147 страницах машинописного текста, состоит из введения, 5 глав, заключения и выводов. Указатель литературы содержит 126 отечественных и 24 зарубежных источника литературы. Текст иллюстрирован 17 таблицами и 25 рисунками.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Устинова, Галина Михайловна

выводы

1. Флора водных и прибрежно-водных сообществ макрофитов лотических и лентических экосистем отличается видовым разнообразием, представлена 38 видами, относящимися к 25 семействам и включающим 3 отдела (Вгуо-phyta, Polypodiophyta, Magnoliophyta). Основу экологического спектра лентических экосистем составляют гидрофиты (40%) и гигрофиты (38%), а лотических - гигрофиты (44%о) и гелофиты (39%). Доля общих видов для этих экосистем составляет 86%. Доминантными макрофитами лотических экосистем являются Potamogeton perfoliatus, Potamogeton crispus, Najas major; а лентических - Salvinia natans, Ceratophyllum demersum, Hydrocharis morus-ranae.

2. Выявлено сходство видовых составов бактериопланктона лотических и лентических экосистем, которые представлены микроорганизмами из 26 родов, относящихся к 9 таксономическим группам. Отмечена сезонная динамика видового разнообразия бактериопланктона: в весенне-летний период в нем постоянно присутствовали микроорганизмы 4 родов {Enterobacter, Proteus, Pseudomonas, Providencia), а в осенний период - 3 родов (Arthrobacter, Cardio-bacterium, Nocardia).

3. В структуре бактериопланктона лотических и лентических биоценозов преобладали кокковые (49-99%) и палочковидные (14-48%) микроорганизмы над нитевидными формами бактерий (0,5-35%). В исследуемых водоемах микрофлора была представлена как лизоцимактивными, так и антилизо-цимактивными формами, соотношение которых зависело от типа экосистемы и было подвержено сезонным колебаниям. В лентических экосистемах численность антилизоцимактивных форм бактерий была ниже количества лизоцимак-тивных форм (2,7+0,1% от общего числа бактерий против 2,9+0,1%), тогда как в лотических бактериоценозах их доля в мае, июне, октябре была незначительной (0,16%; 0,11%; 0,14%) от общего числа бактерий), но возрастала с июля по сентябрь (1,46%-0,82%) на фоне уменьшения частоты встречаемости лизоци-мактивных форм бактерий (1,01%-0,10%).

4. У водных макрофитов обнаружены флавоноиды, в том числе рутин, и аскорбиновая кислота, содержание которых зависело от их видовой принадлежности: максимальное количество флавоноидов отмечено у Hydrocharis morus-ranae, Potamogeton crispus, а минимальное у Najas major:; максимальное содержание рутина выявлено у Hydrocharis morus-ranae (0,023+0,001 мкг%), минимальное у Salvinia natans (0,004+0,001 мкг%); наибольшее количество аскорбиновой кислоты у Potamogeton crispus (19,4+0,2мг%), наименьшее - у Ceratophyllum demersum (9,9+0,2 мг%). Содержание данных биологически активных веществ изменяется в зависимости от периода вегетации макрофитов. Экстракты тканей макрофитов обладали лизоцимной активностью, уровень которой варьировал у разных видов: среди доминантных макрофитов наиболее высокий ее уровень обнаружен у Hydrocharis morus-ranae, а самый низкий - у Najas major.

5. Выявлено превышение в 1,2-5,1 раза численности бактерий связанных с поверхностью водных растений, над количеством бактериопланктона в воде. Показана зависимость степени микробной обсемененности доминантных видов макрофитов от их видовой и экотопной принадлежности и периода вегетации. Обнаружены виды макрофитов с максимальной {Hydrocharis morus-ranae, Salvinia natans) и минимальной {Najas major) бактериальной колонизацией. Полученные данные свидетельствуют о формировании в водных биоценозах лотических и лентических экосистем относительно стабильных макрофитно-бактериальных ассоциаций.

6. Установлены прямые корреляционные связи между численностью бактерий-ассоциантов макрофитов и содержанием в растениях флавоноидов и аскорбиновой кислоты, между уровнем лизоцимной активности макрофитов и количеством антилизоцимактивных форм бактерий-ассоциантов, что свидетельствует об участии изученных биологически активных веществ и системы «лизоцим макрофитов - антилизоцим бактерий» в формировании эколого-функциональных связей в макрофитно-бактериальных сообществах водных биоценозах. Полученные данные легли в основу разработки «Способа биологического обеззараживания непроточных водоемов от патогенной и условно-патогенной микрофлоры» (патент РФ на изобретение № 2193531 от 27 ноября 2002 года).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современная наука располагает значительным материалом, характеризующим эволюционно сложившиеся взаимоотношения между макро- и микроорганизмами в экосистеме (Константинов А.С, 1986; Купер Э., 1980; Романен-коВ.И., Кузнецов С.И., 1974). Показано, что своеобразие биоценозов, формирующихся в различных биотопах, обусловлено совокупным действием комплекса факторов (Драбкова В.Г., 1984; Софер М.Г, 1974), а так же биологическими особенностями членов сообщества и характером взаимоотношений между ними (Сомов Г.П., Литвин В.Ю., 1988; Опо К., Nakane М., 1990). Исходя из этого, следует, что состояние водоемов и качество воды в них формируется всеми водными организмами, в том числе макрофитами и бактериопланктоном. Поэтому целью нашей работы явилось изучение биологического разнообразия природных макрофитно-бактериальных сообществ и оценка эколого-функциональных связей, которые способствуют формированию ассоциаций макрофитов с бактериями

В рамках этой цели на первом этапе был проведен анализ результатов исследования водных макрофитов и бактериопланктона р. Урал и двух озер в районе г. Оренбурга.

Флора водных и прибрежно-водных сообществ лотических (р. Урал) и лентических (оз. Коровье, оз. Микутка) экосистем представлена 3 отделами: Bryophyta, Polypodiophyta, Magnoliophyta. Наиболее малочисленными были отделы Bryophyta, Polypodiophyta, каждый из которых представлен лишь одним семейством и составляет по 4% всей флоры сообществ. Отдел Magnoliophyta представлен 23 семействами, что составляет 92% флоры. В целом водная и прибрежно-водная растительность лотических и лентических экосистем представлена 38 видами, относящимся к 25 семействам и 28 родам. Из них 20 видов встречается исключительно в озерных биоценозах*, 6 видов - являются речными**, а остальные 12 видов являются общими***. При сравнении состава флоры р. Урал и двух озер в районе г. Оренбурга отмечено ее достаточное своеобразие. Коэффициент сходства Жаккара лотических и ленточных экосистем равен 38% (полная флора). В ходе работы была проведена экологическая классификация растений исследуемых водоемов.

Наибольшее количество исследуемых видов р. Урал относятся к гигрофитам, что составляет 44% от всей выявленной флоры (8 видов): Carex acuta**, С. riparia , Rubus caesius , Galium palustre , Lysimachia vulgaris***, Myosotis palustris , Veronica anagallis-aquatica , Bidens tripartite***. Гелофиты предэ|е эфе $ $ ставлены 39% (7 видов): Typha angustifolia , Т. latifolia , Sparganium microcar

Q. pum , Alisma plantago-aquatica , Sagittaria sagittifolia , Scirpus lacustris , *

Butomus umbellatus ). Среди гидрофитов встречаются, только гидрофиты по* * груженные в воду, укореняющиеся - 17% (Potamogeton crispus , P. perfolia *7 • • **\ tus , Najas major ).

Persicaria ampkibian , Nupkar lutea , Hydrockaris morus-ranae ). Гидрофиты no* * * * груженные в воду, укореняющиеся - 13% (Potamogeton lucens , P. perfoliatus , * *

Riccia fluitans , Zannickellia palustris ). Гидрофиты не укореняющиеся, свободно плавающие на поверхности воды - 3% (Salvinia natans ). Гидрофиты погружен* * ные в воду и не укореняющиеся - 16% (Lemna minir , L. trisuica , Elodea canadensis , Ceratopkyllum demersum , C. submersum ). На долю гигрофитов приходится 12 видов исследуемой флоры, что составляет 38% (12 видов). Среди гигрофитов представлены: Carex acuta *, С. riparia , Atriplex littoralis , Caltka palustris*, Ranunculus repens*, Rubus caesius**, Myriopkyllum spicatum , Lysi-mackia vulgaris***, Myosotis palustris , Veronica anagallis-aquatica , Galium palustre***, Bidens tripartite***. Соответственно гелофиты представлены 7 видами (Турка angustifolia***, Alisma gramineum***, A. plantago-aquatica , Sagittaria sagittifolia*, Scirpus lacustris***, Pkragmites australis , Pk. communis ), то составляет 22%.

Проводимые исследования бактериопланктона лотических и лентических экосистем показали, что общая численность бактерий (ОЧБ) и количество сапрофитной микрофлоры подчиняются одинаковым межгодовым и сезонным закономерностям. В 2002 году ОЧБ на р. Урал колебалась в среднем от 1021 кл/мл до 6121 кл/мл, а на озерах от 8235 до 11020кл/мл, то есть различия между максимальными значениями ОЧБ в реке и озерах составили

1.8 раза, а между минимальными - 8,0 раза. В 2003 году разница максимальных величин ОЧБ в этих экосистемах составила 1,8 раза, а минимальных

2.9 раза: в Урале она колебалась от 2900кл/мл до 13980 кл/мл, в озерах от 8500 кл/мл до 25000 кл/мл. По всей вероятности, такое повышение численности бактерий в 2003 году связано с поступлением аллохтонной микрофлоры с водосборной площади, так как в этот год интенсивно выпадали осадки и уровень воды в водоемах был высоким (Гидрологический ежегодник, 2002, 2003).

В сезонной динамике общей численности бактерий были отмечены сходные закономерности как в лотических, так и лентических экосистемах: в 2002 году как на р. Урал, так и на озерах четко фиксируются три максимума: май, июль, сентябрь. На р. Урал минимальное и максимальное число бактерий на ст. «Водозабор» и «Железнодорожный мост» составило в мае -4469 кл/мл и 4964 кл/мл; в июле -5565 кл/мл и 6121 кл/мл; в сентябре - 4590 кл/мл и 5327 кл/мл. На озерах ОЧБ была примерно одинаковой и составила в мае на оз. Микутка 8235 КОЕ/мл, на оз. Коровье 8707 КОЕ/мл; в июле 10976 КОЕ/мл и 11020 КОЕ/мл соответственно; в сентябре 8974 и 10330 КОЕ/мл соответственно. В 2003 году наблюдалось повышение общей численности бактерий по сравнению с 2002 годом, при этом отмечалось постепенное увеличение общего числа бактерий как в лентических, так и в лоти-ческих экосистемах с мая по октябрь. На р. Урал наименьшая ОЧБ в 2003 году наблюдалось на ст. «Водозабор», а наибольшая на ст. «Железнодорожный мост». В мае на ст. «Водозабор» она составила 2900 кл/мл, а в сентябре 12300 кл/мл, в то время кака на ст. «Железнодорожный мост» в эти месяцы общее число бактерий колебалась от 3428 кл/мл до 13884 кл/мл. На озерах ОЧБ также увеличивалось с мая по октябрь и составило в мае на оз. Микутка 5438 кл/мл, на оз. Коровье 6112 кл/мл, а в октябре соответственно 25800 кл/мл и 25707 кл/мл.

Исследование содержания сапрофитной микрофлоры лотических и лентических экосистем также выявило различия в их количестве: численность сапрофитной микрофлоры была в 1,6-2,2 раза выше на озерах по сравнению с рекой. В 2002 году их количество изменялось в Урале от 365 КОЕ/мл до 3100 КОЕ/мл, а в озерах от 787 КОЕ/мл до 4780 КОЕ/мл. В 2003 от 232 КОЕ/мл до 7300 КОЕ/мл в р. Урал, и от 537 КОЕ/мл до 11387 КОЕ/мл в озерах. В сезонной динамике изменения ОЧБ и количестве сапрофитной микрофлоры были отмечены одинаковые закономерности как в лотических так и лентических экосистемах: в 2002 году как в реке, так и в озерах зафиксировано три пика повышения численности бактериопланктона (май, август, сентябрь), а в 2003 году шло постепенное увеличение бактерий с мая по сентябрь.

Изучение микробных сообществ лотических и лентических экосистем показало, что в микробных популяциях этих водоемов широко представлены как лизоцимные, так и антилизоцимные формы бактерий, численность которых варьировала в разных водоемах и по сезонам года. В р. Урал количество лизоцимактивных форм бактерий колебалось в среднем от 26+10 до 36+10 КОЕ/мл, что составило 2,8-2,9% от общего числа сапрофитов. В озерах лизоцимактив-ные формы составили в среднем 45+10 - 74+30 КОЕ/мл, это 2,6-2,9% от общего числа сапрофитов. Численность антилизоцимактивных форм бактерий в р. Урал по среднегодовым данным колебалась от 28+15 до 53+32 КОЕ/мл, что составило 2,5-3,2% от общего числа сапрофитов. На озерах их количество изменялось от 39+25 до 54+32 КОЕ/мл, и составило 2,2-3,5%) от общего числа сапрофитной микрофлоры. В ходе исследования было установлено, что изменение численности лизоцимактивных и антилизоцимактивных форм бактерий коррелировало с изменением численности сапрофитной микрофлоры в экосистемах. Так коэффициент корреляции в лотических и лентических экосистемах между сапрофитными и лизоцимактивными формами бактерий составил 0,95-0,96, а между сапрофитами и антилизоцимактивными формами бактерий - 0,19-0,98.

Соотношение ЛА и АЛА форм бактерий (Л) характеризует состояние водного биоценоза, и позволяет выявлять ранние сдвиги в гомеостазе водных экосистем, а также может служить критерием оценки экологического состояния водоема (Соловых Т.Н., 1995). Анализ результатов оценки экологического состояния исследованных водоемов по соотношению ЛА и АЛА форм бактерий показал, что в среднем индекс Л на р. Урал был меньше единицы в июле, августе и сентябре и составил соответственно 0,83; 0,56; 0,70, что свидетельствует об экологическом неблагополучии реки в этот период, в то время как в мае, июне и октябре экологическое состояние реки улучшилось, о чем говорит тот факт, что индекс Л был больше единицы: 1,50; 1,35; 1,63. На озерах индекс Л был всегда выше единицы и составил в среднем 1,15-1,57, что свидетельствует об экологическом благополоучии этих водоемов. Таким образом, анализ результатов оценки экологического состояния исследованных водоемов по соотношению ЛА и АЛА форм бактерий показал, что наиболее благоприятная ситуация отмечалась на озерах, в то время как на р. Урал оно постоянно менялось.

Одним из эффективных путей изучения морфологического разнообразия микрофлоры, позволяющим судить о характере бактериоценозов водоемов, является использование стекол обрастания (Родина А.Г., 1966). Просмотр стекол обрастания показал, что независимо от сезона года, гидрохимических и гидробиологических условий преобладающее место в бактериопланктоне Урала и озер занимали кокки, количество которых на разных разрезах составляло от 49 до 99% от общего числа бактерий. Далее следовали палочки как крупные, так и мелкие, численность которых обычно составляла 14-48%) от общего количества бактерий. Количество нитевидных форм бактерий не превышало 0,5-35%) от общего числа бактерий.

Проведенная идентификация выделенных штаммов микроорганизмов по морфологическим, тинкториальным, культуральным, биохимическим свойствам не выявила видовых различий бактериопланктона в лотических и лентических экосистем. Согласно классификации Д. Берджи исследуемые виды относятся к 9 группам, которые выделены в 26 родов; определено 16 видов относящихся к различным таксономическим группам и семействам. В весенне-летний период в бактериопланктоне лотических и лентических экосистем постоянно присутствовали микроорганизмы 4 родов {Enterobacter, Proteus, Providencia, Pseudomonas), а в осенний период - 3 родов {Arthrobacter, Cardiobacterium, No-cardia).

Таким образом, при исследовании бактериопланктона в изученных водоемах, выявлено превышение общего числа бактерий в озерах по сравнению с их количеством в р. Урал в 1,8-8 раз, а число сапрофитной микрофлоры в 1,5-2,2 раза. Отмечены межгодовые изменения в численности бактерий, обусловленные колебанием уровня воды в водоемах; в сезонной динамике бактериопланктона установлены пики как общей численности бактерий, так и в количестве сапрофитов, которые одинаковы в лотических и лентических экосистемах. Процентное соотношение численности JIA и АЛА форм бактерий от числа сапрофитов одинаково как в лотически, так и лентических экосистемах. Количество JIA и АЛА форм лотических и лентических экосистем находятся в корреляции с численностью сапрофитов. Сезонная динамика лизоцимактивных и антилизоцимактивных форм бактерий лотических и лентических экосистем различна: в лотических экосистемах в мае, июне и октябре преобла дающей группой являются лизоцимактивные формы бактерий, а в июле, августе и сентябре антилизоцимактивные формы; в лентических экосистемах преобладающей группой являются лизоцимактивные формы бактерий. Таксономическое определение микрофлоры лотических и лентических экосистем не выявило различий. Согласно классификации Берджи выявленные микроорганизмы были отнесены к 9 группам основных категорий, из которых наиболее многочисленными являются факультативно анаэробные грамотрицательные палочки (48% от общего числа бактерий).

В ряде работ показано наличие лизоцима у растений (Ермольева З.В., 1938; Smith, 1955; Кравченко Н.А. и др., 1965, 1972; Страйер Л., 1984; Лахтин В.М. и др., 1995), но нет данных о лизоцимной активности водных макрофитов. Поэтому на одном из этапов исследования была поставлена задача оценить ли-зоцимную активность у доминантных видов водных макрофитов исследуемых водоемов. Проведенные исследования показали, что экстракты тканей доминантных видов макрофитов лотических и лентических экосистем проявляют лизоцимподобную активность в отношении суспензии как живых, так и убитых хлороформом клеток тест-культуры М. lysodeikticus, при этом она была ниже активности яичного лизоцима при концентрации белка 1 мкг/мл. Наиболее высокое значение мурамидазной активности наблюдалось в вегетативной части Hydrocharis morus-ranae и составило 0,52+0,02 ед.а./мг белка, а наиболее низкое в вегетативной части у Najas major 0,18+0,1 ед.а./мг белка, что в 14-41 раз ниже активности яичного лизоцима (7,33 ед.а./мг белка). Наблюдаемое литиче-ское действие экстрактов растений в отношении убитых клеток М. lysodeikticus может быть обусловлено продукцией лизоцима и, таким образом, может рассматриваться как проявление мурамидазной активности.

Результаты анализа литературных данных свидетельствует об огромном значении БАВ в биологических процессах, протекающих в растительных и животных организмах, а потому в ходе нашей работы представлялось актуальным провести фитохимические исследования по оценке общего содержания флавоноидов, рутина и аскорбиновой кислоты оказывающих влияние на биологические процессы в растительных организмах. Для исследования были взяты доминантные виды водных макрофитов лотических {Potamogeton perfoliatis, Potamogeton crispus, Najas major) и лентических экосистем (Hydrocharis morus-ranae, Ceratophyllum demersum, Salvinia natans, Nuphar luteum). Наиболее высокое содержание флавоноидов зафиксировано у Potamogeton crispus, Hydrocharis morus-ranae, Salvinia natans, а самое низкое у Najas minor и Nuphar luteum.

Выявлено четкое увеличение содержания рутина в период бутонизации и цветения макрофитов. Например, у Hydrocharis morus-ranae в июне и июле соответственно количество рутина составляло 0,012 мкг% и 0,021 мкг%, а в августе (период цветения) - 0,034мкг%.

Различным было и содержание аскорбиновой кислоты у одного и того же вида в разные периоды вегетации. В ходе работы установлено максимальное содержание рутина у Hydrocharis morus-ranae (0,023+0,002 мкг%), Potamogeton crispus (0,028+0,001мкг %), минимальное у Salvinia natans (0,005+0,001 мкг%). Исследование содержания аскорбиновой кислоты в зеленной массе водных макрофитов выявило отличия по этому показателю у разных видов: максимальное содержание аскорбиновой кислоты отмечено у Potamogeton crispus (19,4+0,2 мг%), а минимальное у Ceratophyllum demersum (9,9+0,2 мг%).

Длительное существование организмов в рамках одной экосистемы возможно лишь в том случае, когда их компоненты и элементы дополняют друг друга и соответственно приспособлены друг к другу (Реймерс Т., 1994). Многочисленность и разнонаправленность действия биологических веществ, продуцируемых бактериями и макрофитами, приводит к вопросу о возможности существования комплекса макрофит-бактерии как некой системы объектов и взаимодействий, характеризующихся резервом устойчивости, обеспечивающим функционирование и развитие ее в условиях действия факторов среды. В связи с этим не вызывает сомнения актуальность исследования, затрагивающего вопросы механизмов взаимодействия про- и эукариот в системе «бактерии-макрофиты». Поэтому была поставлена задача, выяснить эколого-физиологические связи между микроорганизмами и макрофитами в природных водоемах.

Анализ содержания микрофлоры в биотопе открытых водоемов и микробных ассоциаций макрофитов показал, что в пробах воды общее число микроорганизмов было ниже, чем в смывах с водных макрофитов. Так, в воде р. Урал количество сапрофитной микрофлоры в среднем составило 3006 КОЕ/мл, а в смывах с доминантных видов макрофитов от 8227 КОЕ/мл до 11920 КОЕ/мл. В воде озер количество сапрофитной микрофлоры составило в среднем 4467 КОЕ/мл, а в смывах с макрофитов от 5138 КОЕ/мл до 6258 КОЕ/мл. Выявленные различия в количестве сапрофитной микрофлоры в воде и смывах с макрофитов позволили нам ввести дополнительный показатель, характеризующий это соотношение - индекс обсемененности, который показывает разницу между содержанием бактериопланктона в воде и смывах с макрофитов. Полученные результаты показали, что индекс обсемененности макрофитов р. Урал составил 2,2-3,6, а озерных растений 1,5-2,0.

В ходе проведенных исследований нами было установлено, что обсеме-ненность макрофитов в воде неодинакова и меняется в течении периода вегетации. Так, среди доминантных видов макрофитов р. Урал {Potamogeton рег-foliatus, Potamogeton crispus, Najas major) наиболее высокий средний индекс обсемененности отмечен у Potamogeton crispus — 4, а наименьший у Najas major - 2,7. Что касается доминантных видов макрофитов озер {Hydrocharis morus-ranae, Salvinia natans, Ceratophyllum demersum), то наиболее высокий средний индекс обсемененности выявлен у Hydrocharis morus-ranae и составил 1,4, а наименьших у Ceratophyllum demersum - 1,2. Так как доминантные виды макрофитов р. Урал и озер отличны, то не представлялось возможным сравнивать их индекс обсемененности между собой, однако заметно, что у макрофитов р. Урал он выше, чем у макрофитов озер. Следует также отметить, что обсемененность водных макрофитов изменяется по месяцам в течении периода вегетации.

Анализ состава микробиоценоза по их функциональной активности показал, что бактериальные популяции в воде представлены как лизоцимактивны-ми, так и антилизоцимактивными формами бактерий, однако среди бактерий ассоциантов макрофитов были представлены только антилизоцимактивные формы. За весь период исследований в реке Урал нами не обнаружено в смывах с растений лизоцимактивных форм бактерий, но антилизоцимактивные формы встречались. Так на станции «Водозабор» количество антилизоцимактивных форм бактерий ассоциантов макрофитов было в среднем у Potamogeton perfoliatus - 114,5+20 КОЕ/мл, у Potamogeton erispus - 116,1+20 КОЕ/мл, у Najas major - 86,9+2,0 КОЕ/мл, что соответственно составляет 1,6+0,9%, 1,6+0,7%, 2,8+1,1% от числа сапрофитных бактерий, ассоциантов макрофитов. Наибольший процент антилизоцимактивных форм бактерий от числа сапрофитов на станции «Водозабор» наблюдался у Najas major и составил 2,8+1,1%, а наименьший у Potamogeton perfoliatus - 1,6+0,9%. Количество антилизоцимактивных форм на станциях «Автодорожный» и «Железнодорожный мост» было примерно одинаковым, но отличалось от такового на станции «Водозабор». Так, количество антилизоцимактивных форм у Potamogeton perfoliatus составило на этих станциях соответственно 66,7 и 75,5 КОЕ/мл (0,9+0,4% от числа сапрофитов); у Potamogeton erispus 69,4 и 77,5 КОЕ/мл (0,7+0,1% от числа сапрофитов); у Najas major 64,0 и 72,3 КОЕ/мл (1,2+0,2 % от числа сапрофитов). Таким образом, на всех станциях р. Урал наибольший процент антилизоцимактивных форм бактерий выявоен у Najas major, а наименьший у Potamogeton perfoliatus. Количество антилизоцимактивных форм бактерий ассоциантов макрофитов озер также было различно. Наибольшая их численность обнаружена в смывах с макрофитов оз. Микутка: Hydrocharis morus-ranae - 67,7 КОЕ/мл (2,8% от числа сапрофитов), у Salvinia natans - 59,0 КОЕ/мл (3,2% от числа сапрофитов), Ceratophyllum demersum - 65,3 КОЕ/мл (3,2%) от числа сапрофитов). А у этих же видов макрофитов на оз. Коровье количество антилизоцимактивных форм бактерий составило у Hydrocharis morus-ranae - 52,0 КОЕ/мл (2,3% от числа сапрофитов), у Salvinia natans - 44,3 КОЕ/мл (2,8%) от числа сапрофитов), Ceratophyllum demersum - 51,2 КОЕ/мл (2,8%) от числа сапрофитов). Наибольший процент антилизоцимактивных форм бактерий ассоциантов макрофитов от числа сапрофитов был обнаружен у Salvinia natans и у Ceratophyllum demersum как на оз. Микутка, так и на оз. Коровье.

Таким образом, в результате проведенного исследования установлено, что в лотических и лентических экосистемах по функциональной активности бактерии-ассоцианты макрофитов представлены лишь антилизоцимными формами, их количество в смывах у различных видов макрофитов отлично и в среднем составило: у Potamogeton perfoliatus - 115+20 КОЕ/мл, у Potamogeton crispus - 116+25 КОЕ/мл, у Najas major - 87+10 КОЕ/мл, у Hydrocharis morus-ranae - 224+26 КОЕ/мл, у Salvinia natans - 168+20 КОЕ/мл и у Ceratophyllum demersum - 220+24 КОЕ/мл.

Таксономическое определение бактерий ассоциантов растений показало, что видовой состав бактерий ассоциантов лотических и лентических экосистем не отличается особым разнообразием. Среди них высевались микроорганизмы, принадлежащие к родам Enterobacter, Pseudomonas, Nocardia, Alcaligenes, Ar-throbacter, Bacillus, Neisseria. В весенне- летний период в смывах с макрофитов отмечены представители родов Enterobacter, Providencia, а в осенний период нокардиоформные актиномицеты, представители родов Pseudomonas и Enterobacter. При анализе ассоциаций бактерий в воде и смывах с растений были обнаружены следующие закономерности: в воде на всех станциях преобладающей морфологической группой бактерий были грамположительные кокки, а в смывах с растений, то есть в ассоциациях макрофиты-бактерии их процент заметно снижался и возрастало количество грамотрицательных кокков. Так в смывах с водных макрофитов р. Урал в целом процент грамотрицательных бактерий составил 36,3%, а в воде - 15%, следовательно грамотрицательных бактерий в смывах с макрофитов было в 2,4 раза больше чем в воде (р<0,05). Аналогичные закономерности были выявлены при исследованиях смывов с озерных растений: доля грамотрицательных бактерий в смывах - 38%, а в воде - 16%, то есть разница в 2,4 раза (р<0,05).

Характер взаимодействия бактерий с высшими растениями неоднозначен: в одних случаях бактерии играют роль фитопатогенов, вызывающих заболевания и гибель растений, а в других - симбионтов, которые защищают растения от патогенных микроорганизмов (в частности в ризосфере) (Lewin D., 1974; Тихонович И.А., Покровский Н.А., 1993). В качестве механизмов взаимодействия микрофлоры и гидробионтов может рассматриваться динамическая система, в которой с одной стороны выступают факторы естественной защиты, продуцируемые эукариотической клеткой (лизоцим), а с другой - направленная деградация этих факторов прокариотами (антилизоцимная).

Выявлена прямая корреляционная зависимость между общей численностью бактерий и уровнем лизоцимной активности макрофитов (г=Ю,8), а также между численностью антилизоцимактивных форм бактерий и уровнем лизоцимной активности (г=0,9). Так, среди доминантных видов макрофитов наиболее высокая лизоцимная активность, общая численность бактерий и количество антилизоцимактивных форм бактерий наблюдалась у Hydrocharis morus-ranae и составили соответственно 0,52+0,02 ед.а./мг белка, 24143+862 кл/мл и 224+20 КОЕ/мл, а самые низкие значения обнаружены у Najas major, которые составили 0,18+0,10 ед.а./мг белка, 13860+427 кл/мл и 87+20 КОЕ/мл.

Богатство видового разнообразия макрофитов и бактерий с одной стороны, и высокий репродуктивный потенциал и метаболическая пластичность самих бактерий с другой, вероятно обуславливают многообразие форм взаимодействий популяции бактерий и растений. Становление и развитие подобных форм взаимодействий обеспечивается явлениями межвидового антогонизма и синергизма, обусловленных продукцией макрофитами и бактериями разного рода веществ: БАВ (флавоноиды, фитонциды и др.), антибиотики, лизоцим. Проведенные исследования по оценке участия некоторых биологически активных веществ исследуемых макрофитов в формировании физиолого-экологических взаимоотношений в связке «макрофиты-бактерии» в природных водоемах выявили корреляционную зависимость между количеством общего содержания флавоноидов и общей численностью бактерия - ассоциантов этих макрофитов. Коэффициент корреляции этих параметров составил 0,9. Следовательно, флавоноиды макрофитов являются фитогенным фактором, который влияет на рост бактерий.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Устинова, Галина Михайловна, Оренбург

1. Аверкиев Д.С. Определитель растений Горьковской области / Д.С. Аверкиев, В.Д. Аверкиев. - Горький: Волго-вятское , 1985.

2. Аглеуров Е.А. Пойменные луга реки Урал / Е.А. Аглеуров. Алма-Ата, 1982.-223 с.

3. Адлова Г.П. Разработка стимуляторов роста бактерий из растений / Г.П. Адлова, С.В. Денисова, А.К.Илиджев и др. // Микробиология 1998. № 1. - С. 13-17.

4. Аксенов М.Ю. Патогенные бактерии в сообществах / М.Ю. Аксенов, Ю.С. Гаровникова. М.: Медицина, 1994. - С. 142-149.

5. Алекин О.А. Гидрохимия рек СССР / О.А. Алекин. Труды Гос. Гидрологического ин-та. М., 1948. вып. 10. - С. 46-59.

6. Алекин О.А. Методы исследования физических свойств и химического состава воды. / О.А. Алекин. Кн.: Жизнь пресных вод, М.-Л.: изд. АН СССР, 1959. т. 4, ч. 2 - С. 346-369.

7. Алексеев С.В. Экология Человека. / С.В. Алексеев, Ю.П. Пивоваров. М.: ГОУ ВУНМЦМЗ РФ, 2001 - С. 66-70.

8. Алехина Г.П. Лизоцимная и антилизоцимная активность альгофлоры в водных биоценозах: Автореф. дисс. канд. биол. наук. Оренбург, 1996. -24 с.

9. Багнюк В.М. Исследование экологической роли литических бактерий в активном иле / В.М. Багнюк, О.А. Закордонец // Доклады АН СССР -1980. Т.254, № 4. - С. 1018-1021.

10. Белавская А. П. Основные проблемы изучения водной растительности СССР./ А. П. Белавская //Бот. журн. 1982. - Т. 67, № 10. - С. 1313-1320.

11. Ботанико-фармакогностический словарь / К.Ф. Блиновой, Г.П. Яковлева. -М: ВШ,- 1990.-272 с.

12. Н.Бриан JI.E. Бактериальная резистентность и чувствительность к химиоп-репаратам / JI.E. Бриан. М.: Медицина, 1984. - 272 с.

13. Булатов М.И. Практическое руководство по фотоколориметрии и спек-трофотометрии и методам анализа. / М.И. Булатов, И.П. Калинин. М.: Химия, 1976.-376 с.

14. Бухарин О.В. Лизоцим и его роль в биологии и медицине / О.В. Бухарин, Н.В.Васильев. Томск: Томск, ун-та, 1974. - 208 с.

15. Бухарин О.В. Механизмы бактериальной персистенции // Персистенция бактерий / Под ред. О.В. Бухарина. Куйбышев, 1990. - С. 5-14.

16. Бухарин О.В. Патогенные бактерии в природных экосистемах / О.В. Бухарин, В.Б.Литвин. Екатеринбург, 1997. - С. 203-206.

17. Бухарин О.В. Чашечный метод цилиндриков для определения лизоцимной активности диплококков / О.В.Бухарин, Л.И. Прянишникова, Б.А. Усвя-цов.-Томск, 1985-С. 18.

18. Быкорез А.И. Экология и рак / А.И. Быкорез, Б.Л. Рубенчик, Э.И. Слепян и др.- Киев: Наук. Думка, 1985.- 256 с.

19. Вейсберг Е.И. Структура и динамика сообществ пресноводных макрофитов озер Южного Урала: на примере Ильменского гос. заповедника: Авто-реф. дис. канд. биол. наук / Е.И. Вейсберг Екатеринбург, 1997. - 19 с.

20. Виноградов В. В. Тростники озер Ax-Гель, их производительность и значение для разведения нутрии / В. В. Виноградов // Бот. журн. 1966. - т. 51, № 2 - С. 269-273.

21. География Оренбургской области / Под ред. А. С. Ветрова, Н. В. Попова. -Челябинск: ЮУКИ, 1971. 73 с.

22. Георгиевский В.П. Биологически активные вещества лекарственных растений / В.П. Георгиевский, Н.Ф. Комисаренко, С.Е. Дмитрук. М: Наука, 1990.-336 с.

23. Гидробиология реки Урал // Под ред. Драбкина Б.С., Южно-Уральское книжное изд-во, 1971. 102 с.

24. Голубев А.А. Количественная токсикология / А.А. Голубев, Е.И. Люблина, Н.А. Толоконцев и др. М., 1973. - С. 45-51.

25. Голубовская Э.К. Биологические основы очистки воды / Э.К. Голубовская. М.: Высшая школа, 1978. - 271 с.

26. Горленко В.М. Экология водных микроорганизмов / В.М. Горленко, Г.А. Дубинина, С.И. Кузнецов,- М.: Наука, 1977. 287 с.

27. Горчаковский П.Л. Флора Урало-Илекского междуречья / П.Л. Горчаков-ский, З.Н. Рябинина. Растительный мир Урала и его антропогенные изменения. Свердловск, 1985. - С. 15-30.

28. Громов Б.В. Экология бактерий / Б.В. Громов, Г.В. Павленко. Л.: Лен. унт, 1998.-С. 121-124.

29. Гриценко В.А. Влияние некоторых экологических факторов на антилизо-цимную активность и другие признаки энтеробактерий // Автореф. дисс. канд.мед. наук / В.А. Гриценко Оренбург, 1989. - 26 с.

30. Гулая Н.К. Распределение бактерий в реке Иртыш в период весеннего паводка / Н.К. Гулая. Ин-т микроб, и вирус. АН СССР, 1962. - С. 34.

31. Гуревич Ф. А. Фитонциды водных и прибрежных растений, их роль в гидробиоценозах.: Автореф. дис.д-ра биол. наук / Ф. А. Гуревич. Иркутск, 1973.- 30 с.

32. Гуревич Ф. А. Фитонцидные свойства высших водных и прибрежных растений / Ф. А. Гуревич, О. Л. Ястребова // Первой Всесоюз. конф. по высшим водным и прибрежно-водным растениям: Тез.докл. Борок, 1977. - С. 109-111.

33. Гусев Н.Ф. Целебные силы пищевых растений в профилактике здоровья / Н.Ф. Гусев, Г.Н. Соловых, В.И. Кудрин, и др. Оренбург: Полиграфист, 2002. - 240 с.

34. Драбкова В.Г. Микробиологические показатели интенсивности процессов самоочищения озерных вод / В.Г. Драбкова. Самоочищение воды и миграция загрязнений по трофической цепи. М.: Наука, 1984, С. 55-60

35. Егоров А.Д. Витамин С и каротин в растительности Якутии / А.Д. Егоров. М.: АН СССР, 1954. - 248 с.

36. Ермаков А.И. Методы биохимических исследований растений / А.И. Ермаков, В.В. Арасимович. Л.: Агропромиздат, 1987.- 456 с.

37. Ермольева З.В. Лизоцим / З.В. Ермольева // Успехи современной биологии. 1938. - Т. 9, № 1.-С. 5-8.

38. Ильин В.Б. Химические элементы в системе почва-растение / В.Б. Ильин, М.Д. Степанова. Новосибирск: Наука, 1982. - С. 73-74.

39. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. М.: Мир, 1989. - 439 с.

40. Каграманова К.А. Сравнительная характеристика методов определения активности лизоцима / К.А. Каграманова, З.В. Ермольева // Антибиотики. 1966.-Т. 11, № 10-С. 9117-9119.

41. Катанская В. М. Высшая водная растительность континентальных водоёмов СССР / В. М. Катанская. Л.: Наука, 1981. - 188 с.

42. Катанская В. М. Растительность степных озер северного Казахстана и сопредельных с ним территорий / В. М. Катанская. Озера семиаридной зоны СССР —Л., 1970 -С. 16-72.

43. Катанская В.М. Методика исследования высшей водной растительности / В. М. Катанская. Жизнь пресных вод. M.-JL: АН СССР, 1956. - Т. 4, Вып. 1-С. 160-182

44. Карнаухова И.В. Лизоцимный фактор пресноводного двустворчатого моллюска Unio pictorum: выделение, характеристика, функции: Автореф. дис. . к.б.н. / И.В. Карнаухова. Пермь, 2000. - 20 с.

45. Коган Ш. И. Роголистник ингибитор синезеленых водорослей в водоемах / Ш. И. Коган, А. Н. Крайнюкова // Первая Всесоюз. конфер. по высшим водным и прибрежно-водным растениям: Тез.докл. - Борок, 1977 - С. 113-115.

46. Кокряков В.Н. Биология антибиотиков животного происхождения / В.Н. Кокряков. СПб: Наука, 1999. - 162 с.

47. Кокин К.А. О роли погруженных макрофитов в самоочищении воды / К.А. Кокин. Природа биол. помех в водоснабжении М.: Труды ВГБО, 1963 - т. 14-С. 234-247.

48. Кокин К.А. Экология вычших водных растений / К.А. Кокин. М: МГУ, 1982.- 160 с.

49. Костюкова Н.Н. Идентификация недифтерийных бактерий рода Corynebacterium и определение их антибиотикочувствительности / Н.Н. Костюкова, Е.А. Гладкая // Микробиология. 1992. - № 9-10. - С. 29-31.

50. Кравченко Н.А. Источники, методы выделения, строение и ферментативные свойства лизоцима / Н.А. Кравченко. Биологическая роль лизоцима и его лечебное применение. Караганда. - 1972. - С. 117-119.

51. Кравченко Н.А. Выделение и обессоливание продуктов модификации лизоцима йодуксусной кислотой / Н.А. Кравченко, Г.В. Клеопина, Е.Д. Каверзнева // Биохимия.- 1965. Т. 30, вып. 3 - С. 534- 542.

52. Красная книга Оренбургской области. Оренбург: Оренбургское книжное издательство, 1998. - 176 с.

53. Кудрявцев В.М. Микробиологическая характеристика Волги от Куйбышевской до Волгоградской плотины / В.М. Кудрявцев // Тр. Инст. биол. внутр вод. 1971. - вып. 22/25

54. Кузнецов С.И. Определение интенсивности процесса самоочищения воды в водохранилищах / С.И. Кузнецов, Н.М. Казаровец, Г.Л. Марголина // Материалы по биологии и гидрологии волжских водохранилищ. АН СССР, 1963- 15-18 С.

55. Кушманова О.Д. Руководство к лабораторным занятиям по биологической химии / О.Д. Кушманова, Г.М. Ивченко. М: Медицина, 1983. - 268 с.

56. Лахтин В.М. Очистка и характеристика множественных форм лизоцима латекса папайи / В.М. Лахтин, Е.А. Костанова, Н.П. Арбатский // Прикладная биохимия и микробиология. 1995. - Т. 31, № 2. - С. 247-254.

57. Литвин В.Ю. Природно-очаговые инфекции: ключевые вопросы и новые-позиции / В.Ю. Литвин // Микробиология. 1999. - № 5, С. 26-33.

58. Ловкова Г.П. Почему растения лечат / Г.П. Ловкова, A.M. Рабинович, С.М. Пономарева. М.: Наука, 1990. - 213 с.

59. Ловкова М.Я. Особенности химизма лекарственных растений / М.Я. Ловкова, Г.Н. Бузук, С.М. Соколова, Н.И. Климентьева // Прикл. биохимия, микробиол. 2001. - Т. 37, №3,-С. 261-273.

60. Маевский П.Ф. Флора средней полосы Европейской части СССР. / П.Ф. Маевский. -Л.: Колос, 1964. 880 с.

61. Максимов А.Ю. Генетические эффекты флавоноидов в бактериальныхкультурах: Автореф. дис.канд. биол. наук / А.Ю. Максимов Пермь,2004. 22 с.

62. Макаров А.А. Материалы по флавоноидоносности растений Центральной Якутии / А.А. Макаров, Л.А. Дубовик //Тез. докл. к изучению лекарственной флоры Якутии. Якутск, 1977. - С.53-62.

63. Матвеев В.И. Динамика растительности водоемов бассейна Средней Вол-ги-Куйбышев / В.И. Матвеев. М., 1990. - 192 с.

64. Медицинская микробиология, вирусология, иммунология / Под ред. Борисова Л.Б., Смирнова A.M. М.: Медицина, 1994, С. 56

65. Мережко А. И. Роль высших водных растений в самоочищении водоёмов / А. И. Мережко // Гидробиол. журн. 1973. - Т. 9, № 4. - С. 118-125.

66. Методы выделения растительных ассоциаций. /Под ред. В. Д. Александровой. Л.: Наука, 1971. - 256 с.

67. Микробиологические и химические процессы деструкции органического вещества в водоемах / Под ред. В.И. Романенко, Б.А. Скопинцева. М.: Наука, 1979.-264 с.

68. Микрякова Т.Ф. Накопление тяжелых металлов различными видами высших растений.// Тез. докл. V Всероссийской конференции по водным растениям. Борок, 2000. - С. 188-189.

69. Мильков Ф. Н. Очерки физической географии Чкаловской области / Ф.Н. Мильков. Чкалов: Кн. изд-во, 1951. - 222с.

70. Минаева В.Г. Флавоноиды в онтогенезе растений и их практическое использование / В.Г. Минаева Новосибирск: Наука, 1978.- 244 с.

71. Мисетов И.А. Факторы персистенции бактериофлоры воды и их использование в санитарно-гигиенической практике: Автореф. дис. канд. мед. наук. Оренбург, 1999. - 24 с.

72. Морозов Н. В. Применение макрофитов для очищения поверхностных вод от удобрений, смываемых с сельскохозяйственных угодий. // Тез. докл. Первой Всесоюз. конф. по высшим водным и прибрежно-водным растениям. Борок, 1977.-С. 129-131.

73. Путинцев А.И. Некоторые представления об адаптации и закономерностях реагирования гидробионтов на токсическое воздействие / В кн.: Сравнительные аспекты биохимии рыб и некоторых других животных. Петрозаводск: Карельский филиал Ан СССР, 1981.-е. 131.

74. Немцева Н.В. Микробиологическая характеристика биоценотических взаимоотношений гидробионтов и ее значение в санитарной оценке водоемов: Автореф. дисс. доктора биол. наук Челябнск. — 1998. - 38 с.

75. Новожилова М.И. Микрофлора Аральского моря в Условиях меняющегося гидрологического режима / М.И. Новожилова, Г.В. Семенченко, Н.З. Мукашев. Алма-Ата: Наука, 1985. - 217 с.

76. Тихонович И.А. Пути использования адаптивного потенциала систем «растение-микроорганизм» для конструирования высокопродуктивных агрофитоценозов / И.А. Тихонович, Н.А. Проворов // Сельхоз. биол., 1993. -№ 5. С.36-46.

77. Папченков В. Г. Характеристика высшей водной растительности рек Сред-то Поволжья: Автореф. дис.канд. биол. наук. Свердловск, 1981. -20 с.

78. Папченков В.Г. К определению сложных групп водных растений и их гибридов // Материалы Школы по гидроботанике. — Рыбинск, 2003. -С.82-91

79. Петрова Р.Б. Высшие водные растения и диспергаторы нефти в очищении воды от нефтяного загрязнения // Тез.докл. I Всесоюз. конф. По высшим водным и прибрежно-водным растениям. Борок, 1977, С. 133-135.

80. Пименов М.Г. Содержание флавонолов в некоторых видах рода Bupleurum L. / М.Г. Пименов, Т.А. Волхонская // Растительные ресурсы. 1992. -Т.28, вып.1 -С.58-66.

81. Плотников А.О. Персистентные свойства бактерий-ассоциантов простейших. / А.О. Плотников, Н.В. Немцева, О.В. Бухарин.// Микробиология, 2002 № 4. - С. 60-62.

82. Погодина Г.С. Почвы. / Г.С. Погодина, Н.Н. Розов / В кн.: Урал и Приура-лье. -М., 1968.-С. 167-210.

83. Подборонов В.М. Защитные механизмы иксодоидных клещей и их про-кормителей / В.М. Подборонов, В.М. Подборонов, А.Бердыев. Ашхабад: 1991.-240 с.

84. Пушкарева В.И. Патогенные бактерии в почвенных и водных сообщетвах (экспериментально-экологическое исследование): Автореф. дис. д-ра биол. наук М., 1994. - 40 с.

85. Разумов А.С. Микробный планктон воды // Тез. докл. гидробиологического общества. Борок 1962. - т. 12. - С. 67-73.

86. Распопов И. М. Индикационные возможности макрофитов //Тез. докл. V Всероссийской конференции по водным растениям. Борок, 2000 -С. 204205.

87. Раченкова Е.Г. Флора и растительность водных и прибрежно-водных экосистем Урало-Илекского междуречья: Автореф. дис. . кан. биол. наук. -Оренбург, 2002.- 17 с.

88. Родина А.Г. Микробиологические исследования р. Оки / А.Г. Родина, Н.К. Кузьмицкая. М.-Л.: Наука, 1964. - С. 121-145.

89. Родина А.Г., Кузьмицкая Н.К. Численность бактериопланктона в реке Неве и ее притоках.// Тез.докл зоологического института АН СССР М., 1968. -т. 45.-С. 231-242.

90. Романенко В.И. Микробиологические показатели качества воды и методы их определения / В.И. Романенко // Водные ресурсы. 1979. - № 6. - С. 139-153.

91. Романенко В.И. Экология микроорганизмов пресных водоемов / В.И. Романенко, С.И. Кузнецов. Л.: Наука, 1974 - 194 с.

92. Рубин Б.А. Биохимия и физиология иммунитета растений / Б.А. Рубин, Е.В. Арциховская. М.: Высшая школа, 1968. - С. 134-137

93. Рубин Б.А. Биохимические механизмы иммунитета. / Б.А. Рубин, М.Е. Ладыгина, В.А. Аксенова Функциональная биохимия клеточных структур: Сб. М.: Наука, 1970. - С. 54-55.

94. Рябинина З.Н. Конспекты флоры Оренбургской области / З.Н. Рябинина. Екатеринбург, 1998. - 164 с.

95. Рябинина З.Н. Редкие виды растений Оренбургской области и их охрана / Материалы для красной книги Оренбургской области. Екатеринбург: УИФ Наука, 1995. - 200 с.

96. Рябинина З.Н. Растительность и растительные ресурсы степной зоны Оренбургской области / З.Н. Рябинина // География, экономика и экология Оренбуржья. Оренбург, 1999. - С. 50-70.

97. Савоськина Р.П. Флора и растительность долины Урала и прилежащих водоразделов в пределах Оренбургской области: Автореф. дис. . канд. биол. наук. Днепропетровск, 1968. - 17 с.

98. Саркисов Д.С., Пальцын А.А., Втюрин Б.В. Приспособительная перестройка биоритмов. М., 1975. - 87 с.

99. Свириденко Б.Ф. Жизненные формы цветковых гидрофитов Северного Казахстана / Б.Ф. Свириденко // Ботанический журнал. 1991. - Т. 76. № 5. - С. 687 - 698.

100. Свириденко Б. Ф. Флора и растительность водоемов Северного Казахстана: монография. / Б.Ф. Свириденко Омск.: Изд-во Омского гос. пед. университета, 2000 .-196 с.

101. Серебряков И. Г. Жизненные формы растений и их изучение. В кн.: Полевая геоботаника. М.-Л., 1964. -Т. 3. - С. 146-205.

102. Соловых Г.Н. Система лизоцим-антилизоцим микроорганизмов в формировании водных сообществ пресных водоемов //Дис. док. биол. наук Екатеринбург, 1995.- 356 с.

103. Соловых Г.Н. Функциональная система «лизоцим-антилизоцим» гидро-бионтов и ее роль в формировании водных биоценозов. / Г.Н. Соловых, Н.В. Немцева//Микробиология, 1994. № 5 (прилож.). - С. 95-97.

104. Соловых Г.Н. Исследование лизоцимной активности пресноводных двустворчатых моллюсков семейства Unionidae / Г.Н. Соловых, К.Г. Су-лейманов, И.В. Карнаухова // Проблемы региональной экологии. 1998. -спецвыпуск. - С. 42-47.

105. Сомов Г.П. Сапрофитизм и паразитизм патогенных бактерий: экологические аспекты / Г.П. Сомов, В.Ю. Литвин. Новосибирск, 1988. -248 с.

106. Станков С.С. Определитель высших растений европейской тети СССР / С.С. Станков, В.И. Талиев. М.: Советская Наука, 1949. - 1150 с.

107. Стогний В.В. Влияние условий произрастания на активность анти-оксидантной системы семян различных видов дикорастущих растений. / В.В. Стогний, А.Н. Журавская, Б.М. Кершенгольц // Растительные ресурсы. 2000. - Т. 36, вып. 1.-С. 31-39.

108. Сукачев В. Н. Некоторые общие теоретические вопросы фитоценологии. -В кн.: Вопросы ботаники. -М: Л., 1954. вып. 1. - С. 291 - 309.

109. Флора Европейской части СССР. / Под ред. А.А. Федорова. Л.: Наука, 1974-1979.-т. 1-4.

110. Чибилев А.А. Физико-географический очерк. // Степной заповедник «Оренбургский». Екатеринбург, 1996.-С. 19-27

111. Шабанов С.В. Биологическая роль антилизоцимной активности водорослей.// Автреф. дис. канд. биол. наук. Оренбург, 2001. 20 с.

112. Шенников А.П. К созданию единой естественной классификации растительности. / А.П. Шенников // Проблемы ботаники. М.-Л., 1962. - Т. 6. - С. 124-132.

113. Эйнор JI.O. Влияние полупогруженной растительности на качество воды етойных участков литорали водохранилищ / Л.О. Эйнор // Гидробиолог, журн., 1986.-т. 22. № 1,-С. 30-35.

114. Эйнор Л.О. Значение высшей водной растительности в самоочищении природной воды. В кн.: Проблемы охраны природной воды. Бай-кальск, 1984. - С. 35-36.

115. Эйнор Л.О., Дмитриева Н.Г. Влияние рдеста пронзеннолистного на формирование качества воды в водохранилище. В кн.: Самоочищение воды и миграция загрязнений по трофической цепи. М.: Наука, 1984. С. 8590.

116. Якубовский К. Б., Мережко А. И, Шиян П. Н. Поглощение биогенных веществ и пестицидов тростником и рогозом. В кн.: Формирование и контроль качества поверхностных вод. Киев, 1975. - вып. 1. - С. 109-115.

117. Alldrick A.J. Effects of plant-derived flavonoids and polyphenolis acids on the activity of mutagens from cooked food / A.J. Alldrick , J. Flynn, I.R. Rowland // Mutat. Res. 1986. - V. 163. - P. 225-232.

118. Basile A. Antibacterial activity of pure flavonoids isolated from mosses / A. Basile, S. Giordano, J.A. Lopes-Saez, R.C. Cobianchi // Phitochemistry. -1999. -V. 52.-P. 1479-1482.

119. Bors W. Flavonoids as antioxidants: determination of radical-scavenging efficiencies / W. Bors, W. Heller, C. Michel, M. Saran // Meth. Enzymol. -1990. -V. 186.-P. 343-355.

120. Braune A. Degradation of quercetin and luteolin by Eubacterium ramu-lus / A. Braune, M. Gutschow, W. Engst, M. Blaut // Appl. Environ. Microbiol. 2001.-V. 67,N. 12.-P. 5558-5567

121. Bravo A. Metal complexes of the flavonoid quercetin: antibacterial properties / A. Bravo, J.R. Anacona // Transition Metal Chem. 2001. - V. 26. -P. 20-23.

122. Brehelin M., Greenberg В. Galmonella in the american cooroach outcome of natural invasion of the hemocel // J. Med. Entomol. 1977. - V. 14, № 3. - P. 326-366.

123. Chung J.C. et al. Purification and properties of a bacteriolytic enzyme from a soil amoeba Hartmanella glebae // Arch. Biochem. Biophys. 1969. -V. 135,-P. 244-252.

124. Cowan M.M. Plant Products as Antimicrobial Agents // Clin. Microbiol. Rev. -1999. V. 12, N. 4. - P. 564-582.

125. Cowan M.M. Plant Products as Antimicrobial Agents // Clin. Microbiol. Rev. 1999. - V. 12, N. 4. - P. 564-582.

126. Critchfield J.W. Casein kinase II is a selective target of HIV 1 transcriptional inhibitors / J.W. Critchfield, J.E. Coligan, T.M. Folks, S.T. Butera // Proc. Natl. Acad. Sci. USA - 1997. - V. 94. - P. 6110-6115.

127. Duysens L. N. M. DCMU inhibition of system II and light-induced regulatori changes in energy transfer efficiency. Biophys. J., 1972, vol. 12, № 7, p. 858-863.

128. Flemming A. On a remarcable bacteriolytic element found tissues and secretions // Proc.Roy.Soc. 1922. - Bd. 93. - S. 306-317.

129. Glaser R.W. On the existence of immunity principles in insects // Psyche. Cambridge. 1918. - V. 25. - P. 179-194.

130. Harborne J.B. Advances in flavonoid research since 1992 / J.B/ Har-borne, C.A. Williams// Phytochemistry. 2000. - V.55. - P.481-504.

131. Koch G., Dreyer W. Characterization of an Enzyme of Phage T2 as a lysozyme // Vyrology. 1958. - № 6. - P. 291.

132. Padmavati M. Differential sensitity of rice pathogens to growth inhibion by flavonoids / M. Padmavati, N. Sakthivel, K.V. Thara, A.R. Reddy // Phytochemistry. 1997. - V. 46, N. 3. - P. 499-502.

133. Pandya S. Chemotaxis of Rhizobium sp. S2 towards Cajanus cajan root exudates and its major components / S. Pandya, P. Iyer, V.Gaitonde, T. Parekh, a. Desai // Current Microbiol. 1999. - V. 39. - P. 205-209.

134. Pillai B.V.S. Elucidation of the flavonoids catabolism pathway in Pse-domonas putida PML2 by Comparative Metabolic Profiling / B.V.S. Pillai, S. Swarup //Appl. Environ. Microbiol. 2002. - V. 68, N. 1. - P. 143-151

135. Rocha L. Antibacterial phloroglucinols and flavonoids from Hypericum brasiliense / L. Rocha, A. Marston, O. Potterat, M.A.C. Kaplan, H. Stoeckli-Evans, K. Hostettmann // Phytochemistry. 1995. - V. 40, N. 5. - P. 14471452.

136. Ross J.A. Dietary flavonoids and the MLL gene: A pathway to infant leukemia? // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. - V. 97. - N. 9. - P. 44114413

137. Rusznyak S. Vitamin P: flavonols as vitamins / S. Rusznyak, A. Szent-Gyorgyi // Nature. 1936. - V. 138. - P. 27.

138. Thompson R. Lysozyme and relation to antibacterial properties of various tissues and secretions // Arch. Path. 1940. - V. 30. - P. 1036-1134.

139. Wall M.E. Plant animutagenic agent // M.E. Wall, M.C. Wall, G.Manikumar et al. // J. Natur. Prod. 1988 - V. 51. - P. 1084-1091.

140. Winter J. C-ring cleavage of flavonoids by human intestinal bacteria / J. Winter, L.H. Moore, V.R.Jr. Dowell, V.D. Bokkenheuser // Appl. Environ. Microbiol. 1989. - V. 55, N. 5. - P. 1203-1208.

Информация о работе

Устинова, Галина Михайловна
кандидата биологических наук
Оренбург, 2004
ВАК 03.00.16

Диссертация

Характеристика макрофитно-бактериальных взаимоотношений в водных биоценозах - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы